SI22072A - Sinhronski elektromehanski pretvornik - Google Patents

Abstract

Sinhronski elektromehanski pretvornik deluje kot motor oziroma generator. Ima velik specificni navor, majhen zastojni navor in velik energijski izkoristek. Elektromagnetni poli z magnetno permeabilnimi jedri so razporejeni v strnjene skupine vsaj dveh polov tako, da poli posamezne skupine pripadajoisti elektricni fazi, pri cemer so sosednji poli iste skupine elektricno fazno zamaknjeni za 180 stopinj. Jedra polov se v blizini magnetne reze razsirijo pravokotno na smer gibanja rotorja tako, da imajo priblizno enako razseznost kot magnetni poliin so v tej smeri z njimi priblizno poravnana. Skozi posamezen ovoj navitja skupine je speljan vsajdel magnetnega pretoka vsaj vsakega drugega pola skupine. Pri vecfazni izvedbi ima rotor razlicno stevilo polov kot stator, pri enofazni izvedbi pa enako. Pretvornik vsebuje enega ali vec rotorjev inenega ali vec statorjev. Pretvornik ima radialno,aksialno in linearno izvedbo.

Description

Predmet izuma je sinhronski elektromehanski pretvornik. Izum sodi po mednarodni klasifikaciji v H02K1/06, H02K1/14C, H02K3/18, H02K3/28, H02K21/12, H02K21/26, H02K16/02, H02K16/04 in H02K26/00.

Problem, ki ga izum rešuje, je konstrukcija elektromagnetnega sklopa sinhronskega elektromehanskega pretvornika, ki omogoča doseganje velikih specifičnih navorov in energijskih izkoristkov, ter postopek za izdelavo ustreznih jeder elektromagnetnih polov. V opisu se privzeto uporablja pojem navora, ki se pri nevrtljivih izvedbah konstrukcije smiselno nadomesti s pojmom sile.

STANJE TEHNIKE

Večina obstoječih rešitev uporablja elektromagnetne pole z magnetno permeabilnimi jedri in jih v splošnem lahko razvrstimo v dve skupini. Rešitve v prvi skupini vsebujejo prepletena ali zgoščena navitja električnih faz, ki so nameščena v režah med jedri sosednjih polov, pri čemer imajo jedra v smeri poteka rež približno konstantno razsežnost, ki je približno enaka razsežnosti magnetnih polov v tej smeri. Pri izvedbah z zgoščenimi navitji so navitja ovita okrog jeder posameznih elektromagnetnih polov.

Drugo skupino sestavljajo rešitve s prečnim magnetnim pretokom (transverse flux), med katere sodijo tudi rešitve s krempljastimi poli (claw pole). Njihova prednost v primerjavi z rešitvami iz prve skupine so običajno manjše uporovne izgube v navitjih, vendar so zaradi zahtevnejše izdelave magnetno permeabilnih delov manj razširjene. Rešitve s prečnim pretokom običajno vsebujejo krožna navitja, zaradi česar je pri večfaznih pretvornikih za vsako električno fazo potreben vsaj en stator.

BISTVO REŠITVE

Po izumu je problem rešen s konstrukcijo, pri kateri so elektromagnetni poli, ki vsebujejo magnetno permeabilna jedra, razporejeni v strnjene skupine vsaj dveh polov tako, da poli posamezne skupine pripadajo isti električni fazi, pri čemer so sosednji poli iste skupine električno fazno zamaknjeni za 180°. Jedra polov skupine elektromagnetnih polov so oblikovana in razporejena tako, da je skozi posamezen ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov speljan vsaj del magnetnega pretoka vsaj vsakega drugega pola skupine, pri čemer ima skozi ovoj speljan magnetni pretok pri vseh polih isti predznak. Jedra se v bližini magnetne reže, ki jih ločuje od magnetnih polov, razširijo v smeri, pravokotni na smer magnetnega polja v reži in smer gibanja magnetnih polov, tako da ima razširjen del ob reži v smeri razširitve približno enako razsežnost kot magnetni poli.

KRATEK OPIS SLIK

Rešitve bodo podrobneje opisane s pomočjo primerov na slikah, ki prikazujejo:

Sl. 1 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z enostranskimi enovejnimi jedri, ki vsebuje dve električno nasprotno orientirani podnavitji

Sl. 2 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z enostranskimi enovejnimi jedri

Sl. 3 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z enostranskimi enovejnimi in dvovejnimi jedri

Sl. 4 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z dvostranskimi enovejnimi jedri, ki vsebuje dve električno nasprotno orientirani podnavitji

Sl. 5 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z dvostranskimi enovejnimi jedri

Sl. 6 polpolno navitje skupine elektromagnetnih polov z dvostranskimi enovejnimi in 20 dvovejnimi jedri

Sl. 7 polno navitje skupine elektromagnetnih polov z enostranskimi enovejnimi jedri Sl. 8 polno navitje skupine elektromagnetnih polov z dvostranskimi enovejnimi jedri Sl. 9 polno navitje skupine elektromagnetnih polov z jedri S oblike

Sl. 10 stator z eno skupino elektromagnetnih polov in dvema električno nasprotno 25 orientiranima krožnima polpolnima navitjema

Sl. 11 osnovne oblike magnetno permeabilnih jeder elektromagnetnih polov

Sl. 12 iz ukrivljenega snopa lamel izdelana enostranska jedra

Sl. 13 iz ukrivljenega snopa lamel izdelana dvostranska jedra, z izjemo jeder S oblike

Sl. 14 iz ukrivljenega snopa lamel izdelano jedro S oblike

Sl. 15 par enovejnih enostranskih jeder z delom, preko katerega se sklene magnetni pretok med jedroma, izdelan iz ukrivljenega snopa lamel

Sl. 16 trifazen elektromagnetni sklop z enakomerno razporejenimi elektromagnetnimi poli, katerih število je večje od števila magnetnih polov

Sl. 17 trifazen elektromagnetni sklop z enakomerno razporejenimi elektromagnetnimi poli, katerih število je manjše od števila magnetnih polov

Sl. 18 trifazen elektromagnetni sklop, pri katerem je razmik leg sosednjih elektromagnetnih polov odsekoma enak razmiku leg sosednjih magnetnih polov

Sl. 19 trifazen elektromagnetni sklop, pri katerem je razmik leg sosednjih elektromagnetnih polov, ki pripadajo različnim skupinam, za tretjino razmika leg sosednjih magnetnih polov večji od razmika leg sosednjih polov iste skupine

Sl. 20 trifazen elektromagnetni sklop z dvema podsklopoma z magnetnimi poli in enim podsklopom z elektromagnetnimi poli, ki vsebuje polpolna navitja

Sl. 21 trifazen elektromagnetni sklop z dvema podsklopoma z magnetnimi poli in enim podsklopom z elektromagnetnimi poli, ki vsebuje polna navitja

Sl. 22 trifazen elektromagnetni sklop z enim podsklopom z magnetnimi poli in dvema podsklopoma z elektromagnetnimi poli, ki vsebujeta polpolna navitja

Sl. 23 trifazen elektromagnetni sklop z enim podsklopom z magnetnimi poli in dvema podsklopoma z elektromagnetnimi poli, ki vsebujeta polna navitja

Sl. 24 trifazen elektromagnetni sklop z enim podsklopom z magnetnimi poli in dvema podsklopoma z elektromagnetnimi poli, ki vsebujeta polna navitja

Sl. 25 trifazen elektromagnetni sklop, katerega stator vsebuje 24 elektromagnetnih polov, rotorja pa po 22 magnetnih polov

OPIS IZUMA

Sinhronski elektromehanski pretvornik, v nadaljevanju motor, deluje kot večfazni ali enofazni motor oziroma generator. Za večfazno delovanje uporablja električne večfazne sisteme, pri katerih je fazna razlika med sosednjimi psevdofazami enaka 180° deljeno s številom faz, med katere sodita tudi običajni trifazni sistem in dvofazni sistem, z za 90° zamaknjenima fazama.

Elektromagnetni sklop motorja vsebuje vsaj en podsklop z elektromagnetnimi poli in vsaj en podsklop z magnetnimi poli. Podsklopi so nameščeni tako, da se lahko magnetni poli gibljejo glede na elektromagnetne pole. Elektromagnetni poli vsebujejo magnetno permeabilna jedra, ki jih od nasproti stoječih magnetnih polov ločuje magnetna reža, ki je ozka v primerjavi z razsežnostjo posameznega magnetnega pola v smeri gibanja rotorja in je prednostno enaka pri vseh polih. Podsklop z magnetnimi poli bomo v nadaljevanju imenovali rotor, podsklop z elektromagnetnimi poli pa stator, privzemajoč, da sta lahko njuni vlogi tudi zamenjani. Konstrukcija ima, glede na obliko in medsebojno lego rotoijev in statorjev, radialno, aksialno in linearno izvedbo.

Rotor vsebuje v smeri svojega gibanja približno enakomerno razporejene, izmenično orientirane magnetne pole 1, ki so orientirani približno vzporedno s smerjo, pravokotno na ploskev, ki meji na magnetno režo s posameznim statorjem. Lege magnetnih polov so v smeri, pravokotni na smer magnetnega polja v reži in smer gibanja rotorja, poravnane. Stator vsebuje proti rotorju usmeijene elektromagnetne pole 2, ki so razporejeni v strnjene skupine vsaj dveh polov tako, da pripadajo poli posamezne skupine isti električni fazi, pri čemer so sosednji poli iste skupine električno fazno zamaknjeni za 180°.

Magnetni pretok elektromagnetnih polov poteka pretežno skozi njihova magnetno permeabilna jedra 3, ki so oblikovana tako, da se magnetni pretok, ki vanje vstopa iz magnetne reže, zgosti in spelje skozi ali mimo ovojev navitja skupine elektromagnetnih polov 4. Jedra se v bližini magnetne reže, ki jih ločuje od magnetnih polov, razširijo v smeri, pravokotni na smer magnetnega polja v reži in smer gibanja magnetnih polov, tako da ima razširjen del ob reži v smeri razširitve približno enako razsežnost kot magnetni poli in je v tej smeri približno poravnan z nasproti stoječimi magnetnimi poli. Razširjen del jedra, ki meji na magnetno režo, imenujemo glava jedra 5. Glava jedra prehaja v steblo 6, ki ima prednostno vzporedne stranice. Jedro se sestoji iz vsaj ene glave in vsaj enega stebla. Magnetni pretok se v glavi jedra zgosti in veja v eno ali dve stebli. Jedra z enim steblom imenujemo zato eno vej na, takšna z dvema pa dvo vej na. Glava jedra je lahko enovita, lahko pa se sestoji iz dveh, prednostno enakih, delov. Jedro je lahko izdelano enovito, lahko pa vsebuje dva, prednostno enaka elementa.

Glede na to, ali poli statoija mejijo na eno ali dve magnetni reži, imajo jedra in stator enostransko oziroma dvostransko izvedbo. Enostranska izvedba jedra vsebuje eno glavo, dvostranska pa dve. Pri enostranski izvedbi stator vsebuje tudi enega ali več magnetno permeabilnih delov 7, preko katerih se sklene magnetni pretok med poli statorja na tisti strani, ki ne meji na magnetno režo z rotorjem. Kadar se magnetni pretok posameznega pola preko magnetno permeabilnih delov sklene z obema sosednjima poloma, je lahko razsežnost statoija v smeri poteka stebel jeder manjša kot pri izvedbah, pri katerih se magnetni pretok sklene le z enim od sosednjih polov, ki pa jih, kadar posamezna skupina elektromagnetnih polov vsebuje sodo število polov, odlikuje manjša medfazna sklopitev.

Jedra polov so lahko izdelana enovito s pripadajočim delom za sklenitev magnetnega pretoka med poli na strani, ki ne meji na magnetno režo z rotorjem.

Navitje posamezne električne faze sestavljajo navitja skupin elektromagnetnih polov, katerih poli pripadajo tej električni fazi. Jedra polov skupine elektromagnetnih polov so razporejena tako, da je skozi posamezen ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov speljan vsaj del magnetnega pretoka vsaj vsakega drugega pola skupine, pri čemer ima magnetni pretok skozi posamezen ovoj pri vseh polih isti predznak. Stebla sosednjih jeder so v smeri razširitve glav razmaknjena, tako da je med njimi dovolj prostora za navitja. Navitje skupine elektromagnetnih polov 4 ima, glede na delež polov skupine, katerih magnetni pretok vsaj delno zajame posamezen ovoj navitja, dve izvedbi. Po prvi izvedbi posamezen ovoj navitja zajame vsaj del magnetnega pretoka vsakega drugega pola skupine, zato takšna navitja imenujemo polpolna. Primeri polpolnih navitij so prikazani na slikah 1 do 6. Po drugi izvedbi posamezen ovoj navitja zajame vsaj del magnetnega pretoka vsakega pola skupine elektromagnetnih polov, zato takšna navitja imenujemo polna. Primeri polnih navitij so prikazani na slikah 7 do 9.

Skupina elektromagnetnih polov s polpolnim navitjem vsebuje prednostno sodo število polov. Jedra polov so razporejena tako, da posamezen ovoj navitja ne zajame magnetnega pretoka dveh sosednjih elektromagnetnih polov skupine. Pri skupinah, ki vsebujejo samo elektromagnetne pole z enovejnimi jedri, so jedra nameščena tako, da stebla sosednjih jeder skupine ležijo na nasprotnih straneh posameznega ovoja navitja. Jedra polov so prednostno enaka, njihove glave pa se nesimetrično razširijo. Glave jeder sosednjih polov skupine se prednostno pretežno razširijo v nasprotnih smereh. Jedri sosednjih polov različnih skupin elektromagnetnih polov sta prednostno obrnjeni v nasprotnem smislu, zaradi česar je prostor za navitja večji, parazitni magnetni pretok med jedroma pa manjši. Navitje je lahko v teh primerih enovito, kar prikazujeta sliki 2 in 5, ali pa vsebuje dve električno nasprotno orientirani podnavitji, od katerih eno zajame magnetni pretok lihih, drugo pa sodih polov skupine, kar prikazujeta sliki 1 in 4, prva za enostransko, druga pa za dvostransko izvedbo. Posamezen ovoj navitja obkroža skupino stebel, v kateri so stebla jeder vsakega drugega pola skupine elektromagnetnih polov, ali skupino delov, s pomočjo katerih se sklene magnetni pretok med poli na strani, ki ne meji na magnetno režo z rotorjem. Skupina elektromagnetnih polov lahko ob polih z enovejnimi jedri vsebuje tudi pole z dvovejnimi jedri, pri čemer se poli z enovejnimi in dvovejnimi jedri znotraj posamezne skupine izmenjujejo. Jedri sosednjih polov različnih skupin elektromagnetnih polov sta prednostno različnega tipa, saj je v tem primeru prostor za navitja večji, parazitni magnetni pretok med jedroma pa manjši. Ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov zajame magnetni pretok polov z enovejnimi jedri, magnetni pretok polov z dvovejnimi jedri pa se po razmaknjenih steblih spelje mimo ovoja. Glave enovejnih jeder so prednostno simetrične, glave dvovejnih jeder pa so lahko enovite, vendar so zaradi lažje izdelave in namestitve navitja prednostno dvodelne.

Takšen primer prikazujeta sliki 3 in 6.

Skupina elektromagnetnih polov s polnim navitjem vsebuje pole z enovejnimi, prednostno enakimi jedri, katerih glave se nesimetrično razširijo in se pri jedrih sosednjih polov skupine prednostno pretežno razširijo v nasprotnih smereh. Jedri sosednjih polov različnih skupin elektromagnetnih polov sta prednostno obrnjeni v nasprotnem smislu, zaradi česar je prostor za navitja večji, parazitni magnetni pretok med jedroma pa manjši. Posamezen ovoj polnega navitja lahko zajame magnetni pretok elektromagnetnih polov enega ali dveh statorjev. Po prvi izvedbi, primer katere prikazujeta sliki 7 in 8, posamezen ovoj navitja zajame magnetni pretok polov dveh skupin elektromagnetnih polov, ki pripadata različnima statorjema. Stebla jeder sosednjih polov skupine se nahajajo na nasprotnih straneh posameznega ovoja navitja. Ovoj navitja zajame magnetni pretok jeder na mestih, kjer njegova ravnina seka glave jeder. Glavnina magnetnega polja skozi ravnino ovoja poteka pravokotno na ravnino in ima v glavah jeder nasproti ležečih elektromagnetnih polov obeh statorjev približno enako smer. Ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov ima obliko zanke z ukrivljenima koncema, ki omogočata, da se navitje izogne rotoiju, ki se nahaja med statorjema. V primeru polnega navitja s slike 7 elektromagnetni sklop ob dveh statoijih vsebuje en rotor, v primeru s slike 8 pa tri rotoije. Po drugi izvedbi, ki jo prikazuje slika 9, posamezen ovoj navitja zajame magnetni pretok polov ene skupine elektromagnetnih polov, ki imajo dvostranska jedra oblikovana v obliki črke S, magnetni poli na obeh straneh posameznega jedra pa so enako orientirani. Jedra sosednjih polov skupine so speljana skozi posamezen ovoj navitja z nasprotnih strani. Navitje ima prednostno obliko zanke z ukrivljenima koncema, podobno primeru s slike 9B, saj lahko ima pri enaki razdalji med jedri sosednjih polov večji efektivni prevodni presek kot navitje brez ukrivljenih koncev, podobno primeru s slike 9C.

Kadar pri vrtljivih izvedbah konstrukcije posamezen stator vsebuje elektromagnetne pole samo ene električne faze, se lahko polno navitje nadomesti z dvema krožnima, električno nasprotno orientiranima polpolnima navitjema. Kadar posamezen ovoj polnega navitja zajame magnetni pretok polov dveh statorjev, vsak od obeh statorjev vsebuje po eno krožno navitje, ki zajame magnetni pretok vsakega drugega elektromagnetnega pola statorja, pri čemer zajame pretok polov, katerih stebla jeder ležijo bližje osi vrtenja rotoija. Pri elektromagnetnih polih z jedri S oblike, stator vsebuje obe krožni navitji, pri čemer eno zajame magnetni pretok lihih, drugo pa sodih polov, kar prikazuje slika 10.

Magnetno permeabilna jedra polov imajo prednostno veliko magnetno permeabilnost in nasičeno gostoto magnetnega polja ter majhne magnetilne izgube in električno prevodnost. Prednostno so izdelana iz medsebojno električno izoliranih lamel magnetno permeabilne pločevine oziroma folije, lahko pa tudi iz magnetno permeabilnih delcev zalitih v električno neprevodnem materialu ali magnetno permeabilnih feritnih materialov. Kadar so izdelana iz materiala z anizotropnimi magnetnimi lastnostmi, smer z optimalnimi magnetnimi lastnostmi prednostno sovpada s smerjo magnetnega polja v steblu jedra. Pri lameliranih izvedbah smer poteka lamel prednostno sovpada s smerjo gibanja polov rotorja. Jedra elektromagnetnih polov imajo v smeri gibanja magnetnih polov prednostno konstantno razsežnost. Jedra se lahko v bližini magnetne reže razširijo tudi v smeri gibanja polov rotorja, vendar je izdelava takšnih jeder zahtevnejša. Presek stebla jedra je običajno izbran tako, da doseže gostota magnetnega polja v steblu od sedemdeset do devetdeset odstotkov nasičene magnetne gostote materiala jedra. Jedra, pri katerih so središča glav bolj oddaljena od srednjic stebel, iz katerih izhajajo, dopuščajo večji prostor za navitja. Stebla jeder, katerih glave se nesimetrično razširijo, se lahko ukrivijo na stran, ki je nasprotna pretežni smeri razširitve glav, s čimer se pridobi dodaten prostor za navitja.

Na slikah od 11A do 1 IG je prikazan po en primer vsake osnovne oblike jeder polov. Enostransko in dvostransko izvedbo enovejnega jedra z glavo, ki se nesimetrično razširi, prikazujeta sliki 11A in 1 IB. Slika 11C prikazuje dvostransko enovejno jedro S oblike.

Eno in dvostransko enovej no jedro s simetrično glavo prikazujeta sliki 1 ID in 11E. Sliki 11F in 1 IG pa prikazujeta eno in dvostransko dvovejno jedro z dvodelno glavo.

Jedra polov z enim steblom in dvema glavama je mogoče uporabiti tudi kot enostranska jedra, pri čemer ena glava jedra meji na magnetno režo z magnetnimi poli, medtem ko je jedro preko druge glave pritrjeno na magnetno permeabilen jarem oziroma njegov del.

Lamelirana jedra so prednostno izdelana iz traku magnetno permeabilne pločevine, katerega širina je enaka razsežnosti jedra v smeri gibanja magnetnih polov. Postopek izdelave poteka tako, da se iz traku narežejo lamele ustrezne dolžine, ki se zložijo in ukrivijo, nakar se iz ukrivljenega snopa lamel odrežejo posamezna jedra. Na koncih snopa se lahko jedra namesto z odrezom oblikujejo z abrazivnimi metodami, npr. brušenjem. Zaradi manjšega deleža odpadne pločevine je prednostno, da se posamezen snop, približno enako dolgih lamel, ukrivi v mnogokratno obliko črke S ter se v primeru enostranskih jeder razreže na večkratnik števila štiri, pri dvostranskih jedrih, z izjemo S jeder, pa na sodo število jeder. Da se odstranijo morebitni medlamelni stiki, se lahko površine rezov dodatno obdelajo, za kar se prednostno uporabljajo elektrokemijski postopki, npr. jedkanje. Običajno se jedra po razrezu toplotno obdelajo, da se izboljšajo njihove magnetne lastnosti. Lamele posameznega jedra se prednostno spnejo z impregniranjem, lahko pa tudi s pomočjo mehanskih elementov. Kadar materiali za impregnacijo oziroma elementi za mehansko spenjanje ne vzdržijo temperatur toplotne obdelave za izboljšanje magnetnih lastnosti, se spenjanje izvede po toplotni obdelavi. Dvovejna jedra se lahko sestavijo iz dveh enovejnih jeder. Postopek izdelave jeder je uporaben tudi za izdelavo parov enovejnih enostranskih jeder, ki so izdelana enovito z delom, preko katerega se sklene magnetni pretok med jedroma. V tem primeru se snop lamel ukrivi tako, da se ovije okrog trna ustrezne oblike. Primere po postopku izdelanih jeder z označenim potekom lamel, oblike izhodiščnih snopov lamel 8 in mesta razreza 9 prikazujejo slike 12, 13, 14 in 15. Pri materialih z anizotropnimi magnetnimi lastnostmi je prednostno, da smer z optimalnimi magnetnimi lastnostmi sovpada z vzdolžno smeijo traku, saj tako v pretežnem delu lamele sovpada s smerjo magnetnega polja, medtem ko v smeri z neoptimalnimi magnetnimi lastnostmi otežuje parazitni magnetni pretok med jedri sosednjih polov. Pri lamelah iz elektropločevine je prednostna uporaba magnetno orientirane pločevine.

Večfazna izvedba statorja vsebuje enako število, prednostno enako razporejenih, elektromagnetnih polov vsake od vsaj dveh električnih faz. Število polov rotorja, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), se od števila elektromagnetnih polov statoija (E) razlikuje za zmnožek med številom skupin statorja, katerih elektromagnetni poli pripadajo posamezni električni fazi, (G), in naravnim številom (n), ki ni večkratnik števila električnih faz (F), M = E ± nG. Da se uskladita povprečna električna faza statorja in povprečna magnetna faza rotoija na območju posamezne skupine elektromagnetnih polov, so sosednji elektromagnetni poli, ki pripadajo različnim skupinam, medsebojno električno fazno zamaknjeni za 180° + sgn(A7- E) (180° / F) n. Število «je prednostno enako ena, saj je v tem primeru povprečna absolutna fazna razlika med magnetno fazo rotorja in električno fazo statorja lahko najmanjša. Večji izkoristek magnetnih polov rotoija je mogoče doseči, kadar stator vsebuje skupine z večjim številom elektromagnetnih polov. Pri izvedbah z vrtljivim rotorjem, pri katerih stator vsebuje več kot eno skupino elektromagnetnih polov posamezne faze, skupno težišče elektromagnetnih polov posamezne faze prednostno sovpada z osjo vrtenja rotoija, zaradi česar so lahko upogibne obremenitve gredi rotorja manjše.

Poli večfaznega statorja so lahko približno enakomerno razporejeni. Pri takšni razporeditvi je razmik leg sosednjih polov posamezne skupine elektromagnetnih polov enak razmiku leg sosednjih polov, ki pripadajo različnim skupinam. Odstopanje magnetne faze rotorja od električne faze statorja se proti prehodom med skupinami elektromagnetnih polov povečuje. Primer takšne izvedbe prikazujeta sliki 16 in 17.

Kadar je število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), večje od števila elektromagnetnih polov statorja (E), so lahko elektromagnetni poli razporejeni tako, da je razmik leg sosednjih polov posamezne skupine približno enak povprečnemu razmiku leg sosednjih polov rotorja, lege sosednjih elektromagnetnih polov, ki pripadajo različnim skupinam, pa so bolj razmaknjene. Primer takšne izvedbe prikazuje slika 18. Zaradi najmanjše povprečne absolutne fazne razlike med magnetno fazo rotoija in električno fazo statorja omogoča takšna izvedba največji specifični navor, vendar ima običajno večji zastojni navor in bolj trapezni potek inducirane napetosti v navitjih skupin elektromagnetnih polov kot izvedba z enakomerno razporejenimi poli.

Kadar je število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), večje od števila elektromagnetnih polov statorja (£) in je število n večje od ena, so lahko elektromagnetni poli posamezne skupine približno enakomerno razporejeni tako, da obsegajo za tretjino pola večje število polov rotorja, kot je število elektromagnetnih polov v skupini. Razmik leg sosednjih elektromagnetnih polov različnih skupin je za (n - 1) / F povprečnega razmika leg sosednjih polov rotorja večji od razmika leg sosednjih polov iste skupine. Zaradi manjše povprečne absolutne fazne razlike med magnetno fazo rotorja in električno fazo statorja ima takšna izvedba večji specifični navor kot izvedba z enakomerno razporejenimi poli. Povečan razmik med skupinami elektromagnetnih polov dovoljuje večji presek navitij. Primer takšne izvedbe, pri kateri je število n enako ena, prikazuje slika 19.

Pri statorjih, pri katerih je razmik leg sosednjih polov različnih skupin večji kot razmik leg sosednjih polov posamezne skupine elektromagnetnih polov, se lahko med skupinami elektromagnetnih polov nahajajo poli iz magnetno permeabilnega materiala, ki ne pripadajo nobeni električni fazi. S tem se zmanjša nihanje polja v magnetnih polih pri prehodih med skupinami.

Enofazna izvedba statoija vsebuje samo eno skupino elektromagnetnih polov. Število polov rotoga, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (A/), je enako številu elektromagnetnih polov statoija (£). Elektromagnetni poli so enakomerno razporejeni, ali pa so razporejeni tako, da se razmik njihovih leg periodično nekoliko spreminja. Pri izvedbah z vrtljivim rotorjem skupno težišče elektromagnetnih polov statoija prednostno sovpada z osjo vrtenja rotorja, zaradi česar so lahko upogibne obremenitve gredi rotoija manj še, kar pripomore k mimej šemu teku.

Pri vseh izvedbah statorja je mogoče zastoj ni navor zmanjšati tako, da so jedra elektromagnetnih polov glede na magnetne pole nagnjena v smeri gibanja rotorja, saj zastojni navor s povečevanjem nagiba pada. Vendar pa s povečevanjem nagiba hkrati pada tudi dosegljiv specifični navor. Zastojni navor je mogoče zmanjšati tudi tako, da se razmik leg polov skupine elektromagnetnih polov periodično nekoliko spreminja, prednostno s periodo, ki je enaka številu polov statoija ali mnogokratniku števila polov skupine elektromagnetnih polov. Z metodami za zmanjšanje zastoj nega navora se običajno hkrati doseže tudi manjša neenakomernost navora in bolj sinusni potek inducirane napetosti v navitjih skupin elektromagnetnih polov.

Magnetno permeabilni deli, s pomočjo katerih se pri enostranskih statorjih sklene magnetni pretok med poli, sestavljajo magnetno permeabilen jarem statoija. Lahko so izdelani kot samostojni elementi ali enovito z jedri polov. Prednostno so izdelani iz medsebojno električno izoliranih lamel magnetno permeabilne pločevine oziroma folije, lahko pa tudi iz magnetno permeabilnih delcev zalitih v električno neprevodnem materialu ali magnetno permeabilnih feritnih materialov.

Število skupin statorja, katerih elektromagnetni poli pripadajo posamezni električni fazi, (G), je prednostno enako ena ali dva. Zaradi boljše izkoriščenosti magnetnih polov rotoija, je mogoče z manjšim številom skupin doseči večje specifične navore. Uporovne izgube v navitjih so lahko manjše, kadar je število skupin elektromagnetnih polov manjše. Statogi z večjim številom elektromagnetnih polov lahko imajo manjše uporovne izgube v navitjih, ob pogoju, da večina magnetnega pretoka magnetnih polov poteka skozi jedra elektromagnetnih polov. Ker se število polov rotoga prednostno malo razlikuje od števila elektromagnetnih polov statoija, imajo statorji z večjim številom polov večje izgube zaradi spremenljivih magnetnih polj.

Kadar so elektromagnetni poli statorja enakomerno razporejeni in je njihovo število različno od števila polov rotorja, ki mejijo na magnetno režo s statoijem, (AT), je zastojni navor sorazmeren kvocientu med številom skupin statorja, katerih elektromagnetni poli pripadajo posamezni električni fazi, (G), in številom elektromagnetnih polov (E). Zato je za majhen zastojni navor prednostno, da stator vsebuje veliko število elektromagnetnih polov, ki so razporejeni v čim manjše število skupin.

Vmesni prostor med jedri sosednjih elektromagnetnih polov znaša prednostno od dveh do šestih desetin razsežnosti jedra v smeri gibanja rotorja. Izvedbe, ki vsebujejo enovejna in dvovejna jedra polov, imajo običajno nekoliko manjši parazitni magnetni pretok med sosednjimi poli. Ker stator pri izvedbah z dvostranskimi jedri polov ne vsebuje magnetno permeabilnih delov za sklenitev magnetnega pretoka med poli, je mogoče s spreminjanjem števila polov in razmika med poli, z uporabo jeder enotne oblike in dimenzij, izdelati statorje skoraj poljubnih dimenzij.

Rotor ima, glede na to ali meji na magnetno režo z enim ali dvema statorjema, enostransko oziroma dvostransko izvedbo. Pri enostranski izvedbi rotorja so magnetni poli pritrjeni na magnetno permeabilen jarem, preko katerega se sklene magnetni pretok med poli rotorja na strani, ki ne meji na magnetno režo s statorjem. Pri dvostranskih izvedbah je prednostno, da posamezen magnetni pol meji na obe magnetni reži, rotor pa, z morebitno izjemo polov, ne vsebuje magnetno permeabilnih ali električno prevodnih delov. Da se poveča mehanska togost oziroma sklene magnetni pretok med sosednjimi magnetnimi poli, dvostranski rotor pri nekaterih izvedbah vsebuje jarem iz magnetno permeabilnega materiala, na katerega so z obeh strani pritijeni magnetni poli. Poli rotorja so prednostno razporejeni tako, da so lege polov z obeh strani jarma približno poravnane.

Hkrati je prednostno, da so poravnani poli na obeh straneh jarma enako orientirani, saj je v takšnem primeru izkoristek magnetnih polov rotorja večji, njihovo magnetenje pa lažje.

Poli rotorja so lahko glede na statorske pole nagnjeni v smeri gibanja rotorja, s čimer se doseže manjši zastojni navor, manjša neenakomernost navora in bolj sinusni potek inducirane napetosti v navitjih skupin elektromagnetnih polov. Pri nekaterih izvedbah statorja se lahko zastojni navor zmanjša tudi tako, da se razmik leg magnetnih polov rotoija periodično nekoliko spreminja.

Kot magnetni poli se prednostno uporabljajo trajni magneti, pri katerih je mogoče največje specifične navore doseči z uporabo visokoenergijskih materialov na bazi redkih zemelj. Izdelani so kot posamezni ali večpolni magneti in so prednostno pravokotne oblike oziroma v obliki medsebojno enakih segmentov. Magnetni poli lahko vsebujejo dele za zgoščevanje magnetnega pretoka. Pri izvedbah s površinsko razporejenimi magneti, se njihov optimalen izkoristek običajno doseže, kadar zavzemajo od šestdeset do petinosemdeset odstotkov obsega ploskve rotorja, ki meji na posamezno magnetno režo s statorjem.

Pri izvedbah z vrtljivim rotorjem, je število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), sodo Število.

Navitje posamezne faze sestavlja prednostno ena ali več vzporedno vezanih vej.

Posamezna veja navitja prednostno vsebuje enako število elektromagnetnih polov vsakega statoija, kar omogoča najmanjše izravnalne tokove med posameznimi vejami, kadar elektromagnetni poli statoijev niso elektromagnetno enakovredni. Pri izvedbah z vrtljivim rotorjem, pri katerih posamezen stator vsebuje več kot eno skupino elektromagnetnih polov posamezne faze, skupno težišče elektromagnetnih polov posamezne veje prednostno sovpada z osjo vrtenja rotorja, kar zagotavlja najmanjše upogibne obremenitve gredi rotoija, tudi v primeru izpada katere od vej oziroma celotnega navitja posamezne faze.

Elektromagnetni sklop ima glede na medsebojno lego statoijev in rotorjev tri osnovne izvedbe, ki se lahko tudi kombinirajo. Pri prvi izvedbi vsebuje sklop en stator s polpolnimi navitji in en enostranski rotor. Stator vsebuje pole z enostranskimi jedri in enega ali več delov, preko katerih se sklene magnetni pretok med poli statorja na tisti strani, ki ne meji na magnetno režo z rotorjem. Primeri izvedb z enim statorjem in enim rotoijem so prikazani na slikah 16, 17, 18 in 19.

Pri drugi izvedbi se stator, ki vsebuje elektromagnetne pole z dvostranskimi jedri, nahaja med dvema rotorjema, ki se usklajeno gibljeta. Rotorja vsebujeta medsebojno enako število polov, pri čemer so enako orientirani magnetni poli obeh rotoijev v smeri gibanja rotorja prednostno zamaknjeni največ za G / (2£) razmika leg sosednjih polov rotoija. Največji navor je mogoče doseči, kadar magnetni poli rotorjev v smeri gibanja rotoija niso zamaknjeni, medtem ko je z zamikom za G / (2£j razmika leg sosednjih polov rotoija mogoče doseči najmanjši zastojni navor. Slika 20 prikazuje primer izvedbe s polpolnimi navitji, medtem ko je na sliki 21 prikazan primer izvedbe s polnimi navitji in elektromagnetnimi poli z S jedri.

Pri tretji izvedbi se rotor nahaja med dvema statorjema. Število in razporeditev polov sta pri obeh statorjih prednostno enaka, elektromagnetni poli obeh statorjev pa so prednostno elektromagnetno približno enakovredni. Statoija sta glede na magnetne pole rotorja nameščena tako, daje povprečna faza navitja posamezne električne faze pri obeh statoijih približno usklajena. Primera takšne izvedbe s polnimi navitji prikazujeta sliki 23 in 24. Posamezen ovoj polnega navitja zajame magnetni pretok elektromagnetnih polov obeh statoijev. Kadar statorja vsebujeta polpolna navitja, posamezen ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov zajame magnetni pretok polov enega statorja. Slika 22 prikazuje primer takšne izvedbe s polpolnimi navitji.

Kadar imata večfazna statorja s polpolnimi navitji enako število in razporeditev polov, lege magnetnih polov rotorja, ki mejijo na magnetni reži s statorjema, pa so poravnane, ima izvedba elektromagnetnega sklopa, glede na zamik med poli prvega in drugega statorja, več podizvedb. Po prvi sta, glede na razporeditev elektromagnetnih polov, statorja v smeri gibanja rotorja eden proti drugemu prednostno zamaknjena največ za G / (2E) razmika leg sosednjih polov rotorja. Posamezna veja navitja posamezne faze prednostno vsebuje enako število, nasproti ležečih elektromagnetnih polov prvega in drugega statorja. Takšne podizvedbe odlikujejo najmanjše mehanske upogibne napetosti v rotorju in vzbujevalne sile na magnetne pole, ki povzročajo lastna nihanja rotorja, ter majhne upogibne obremenitve gredi rotorja, ki se ne povečajo tudi v primeru izpada katere od vej oziroma celotnega navitja posamezne faze, zaradi česar imajo najmimejši tek. Najmanjši zastojni navor je mogoče doseči, kadar sta statorja v smeri gibanja rotoija zamaknjena za G / (2E) razmika leg sosednjih polov rotorja.

Po drugi podizvedbi sta statorja, glede na razporeditev elektromagnetnih polov, v smeri gibanja rotoija eden proti drugemu zamaknjena za celo število polov rotorja, prednostno za kvocientu Ml (2G) najbližje celo število. Takšne podizvedbe omogočajo največji specifični navor, saj so magnetni poli najmanj razmagnetilno obremenjeni. Zaradi manjšega nihanja polja in manjšega deleža višjih harmonskih frekvenc spremenljivih polj v polih rotorja, so običajno manjše tudi izgube vsled spremenljivih magnetnih polj v rotorju. Mehanske upogibne napetosti v rotorju in vzbujevalne sile na magnetne pole, ki povzročajo lastna nihanja rotorja, so velike v primeijavi s prvo podizvedbo, večja pa je tudi medfazna sklopitev navitij. Kadar večfazni stator vsebuje po eno skupino elektromagnetnih polov posamezne faze, je pomanjkljivost takšne podizvedbe velika upogibna obremenitev gredi rotoija. Pri statorjih z enakomerno razporejenimi poli, sta število polov rotorja in število polov statorja prednostno izbrana tako, da so nasproti ležeči elektromagnetni poli obeh statorjev zamaknjeni za polovico razmika leg sosednjih polov statorja, zaradi česar sta razmagnetilna obremenitev in nihanje polja v magnetnih polih rotorja najmanjša.

Elektromagnetni sklop lahko vsebuje več rotorjev in statorjev. Motor lahko vsebuje enega ali več, prednostno enakih, elektromagnetnih sklopov. Pri radialnih izvedbah motoijev z več elektromagnetnimi sklopi so lahko ti nameščeni koncentrično ali soosno. Večfazni motorji, ki vsebujejo enofazne statoije, vsebujejo vsaj po en stator oziroma par statorjev vsake električne faze.

Pri radialni izvedbi konstrukcije so magnetni poli orientirani v radialni smeri glede na os vrtenja rotorja. Del, ki vsebuje magnetne pole, ima običajno obliko obroča. Pri radialni izvedbi z enim rotorjem in enim statorjem je možna izvedba z notranjim ali zunanjim rotorjem. Pri aksialni izvedbi konstrukcije so magnetni poli orientirani vzporedno z osjo vrtenja rotorja. Del, ki vsebuje magnetne pole, ima običajno obliko diska. Pri linearni izvedbi konstrukcije so magnetni poli orientirani pravokotno glede na smer gibanja rotorja. Slika 25 prikazuje primer radialne konstrukcije z dvostranskim statorjem in dvema rotorjema.

Sklop z elektromagnetnimi poli lahko sestavlja več, prednostno enakih, modulov. Spoji sklopa z elektromagnetnimi poli oziroma njegovih delov z ostalimi deli motorja so električno neprevodni in prednostno dobro toplotno prehodni.

Ohišje motorja je prednostno izdelano iz kovine, prednostno aluminijevih ali magnezijevih zlitin. Da se poveča sposobnost odvoda toplote z motorja, lahko ohišje vsebuje kanale za hladilni medij, pri čemer je prednostno, da potekajo kanali vzporedno s ploskvami, preko katerih so statorji v stiku z ohišjem.

Opisana rešitev ima nekatere prednosti v primerjavi z znanimi rešitvami. Ker je dolžina posameznega ovoja navitja manjša kot pri znanih rešitvah iz prve skupine, so manjše tudi uporovne izgube v navitjih, ki so primerljive s tistimi, pri rešitvah s prečnim magnetnim pretokom. Izdelava navitij je zaradi njihove preproste oblike zelo enostavna. Izdelati jih je mogoče ločeno, nakar se posamezna jedra polov namestijo vanje. Preprosta oblika navitij omogoča doseganje velikih polnilnih faktorjev, še posebej z vodniki pravokotnega preseka. Zaradi oblike in lege navitij je mogoč dober odvod toplote z njih.

Ker ovoji navitja pri večini izvedb zelo tesno obkrožijo jedra elektromagnetnih polov, spremenljivo magnetno polje z oddaljevanjem od magnetno permeabilnih delov hitro pada. Tudi pri opisanih izvedbah s pari krožnih navitij je soosno spremenljivo magnetno polje znatno manjše kot pri večini znanih rešitev s prečnim magnetnim pretokom.

Opisana konstrukcija omogoča izdelavo elektromehanskih pretvornikov z majhnimi energijskimi izgubami, velikim specifičnim navorom, zelo majhnim zastojnim navorom, majhno neenakomernostjo navora, mirnim tekom in dobro sposobnostjo odvoda toplote.

Zato lahko imajo motorji oziroma generatoiji v primerjavi z znanimi rešitvami manjšo maso, bolj kompaktno obliko in večji specifični navor, zaradi česar so še posebej primerni za direktni pogon. Hkrati jih odlikuje enostavna izdelava elektromagnetnih sklopov.

Claims (34)

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Sinhronski elektromehanski pretvornik, ki deluje kot motor oziroma generator in vsebuje vsaj en elektromagnetni sklop, ki vsebuje vsaj en podsklop z elektromagnetnimi

2. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da se znotraj skupine elektromagnetnih polov izmenjujejo poli z enovejnimi in dvovejnimi jedri, pri čemer je skozi posamezen ovoj navitja skupine speljan magnetni pretok polov z enovejnimi jedri; da se enovejna jedra polov prednostno simetrično razširijo, razšiijeni deli dvovejnih jeder pa so prednostno dvodelni; da skupina elektromagnetnih polov prednostno vsebuje sodo število polov.

3. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da skupina elektromagnetnih polov vsebuje pole z enovejnimi jedri, pri čemer je skozi posamezen ovoj navitja skupine speljan magnetni pretok vsakega drugega pola skupine; daje navitje skupine elektromagnetnih polov enovito ali pa vsebuje dve električno nasprotno

4. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 3, označen s tem, da ima vrtljivo izvedbo; da statoija, ki mejita na magnetni reži z istim rotoijem, vsebujeta po eno skupino elektromagnetnih polov; da vsak stator vsebuje krožno navitje, skozi katero je speljan magnetni pretok elektromagnetnih polov, katerih nerazširjeni deli jeder ležijo bližje osi vrtenja; da sta navitji električno nasprotno orientirani.

5 ležeči elektromagnetni poli obeh statorjev zamaknjeni za polovico razmika leg sosednjih polov statorja.

5 števila polov rotorja.

5 skupine speljan magnetni pretok vseh polov skupine, pri čemer so jedra sosednjih polov speljana skozi ovoj navitja z nasprotnih strani; da se jedra polov nesimetrično razširijo in so prednostno enaka; da se jedra sosednjih polov skupine prednostno pretežno razširijo v nasprotnih smereh

10

5, Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 3, označen s tem, da ima vrtljivo izvedbo; da stator vsebuje eno skupino elektromagnetnih polov in elektromagnetni poli vsebujejo dvostranska jedra v obliki črke S, magnetni poli na obeh straneh jeder pa so enako orientirani; da stator vsebuje dve, električno nasprotno

5 poli, v nadaljevanju stator, in vsaj en podsklop z magnetnimi poli, v nadaljevanju rotor, pri čemer so lahko njihove vloge tudi zamenjane; da so podsklopi nameščeni tako, da se lahko magnetni poli gibljejo glede na elektromagnetne pole; da stator vsebuje proti rotoiju usmerjene elektromagnetne pole z magnetno permeabilnimi jedri, kijih od nasproti stoječih magnetnih polov ločuje magnetna reža, ki je ozka v primerjavi z

6. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, daje skozi posamezen ovoj navitja speljan del magnetnega pretoka vseh elektromagnetnih polov

7. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da poli skupine elektromagnetnih polov vsebujejo dvostranska jedra v obliki črke S, magnetni poli na obeh straneh jeder pa so enako orientirani; daje skozi posamezen ovoj navitja

8. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje jedra elektromagnetnih polov, ki so izdelana iz materiala z anizotropnimi magnetnimi lastnostmi; da smer z optimalnimi magnetnimi lastnostmi materiala prednostno sovpada s smeijo magnetnega polja v steblu jedra; da so jedra prednostno izdelana iz magnetno orientirane elektropločevine.

9. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje jedra elektromagnetnih polov, ki so izdelana iz medsebojno električno izoliranih lamel magnetno permeabilne pločevine oziroma folije; da smer poteka lamel prednostno sovpada s smerjo gibanja polov rotorja.

10 20. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da se vsaj en stator z dvostranskimi jedri elektromagnetnih polov nahaja med dvema rotorjema, ki se usklajeno gibljeta; da rotorja vsebujeta medsebojno enako število polov, pri čemer so enako orientirani magnetni poli obeh rotoijev v smeri gibanja rotorja prednostno zamaknjeni največ za G / (2£) razmika leg sosednjih polov rotorja.

10. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsaj en stator vsebuje enako število, prednostno enako razporejenih, elektromagnetnih polov vsake od vsaj dveh električnih faz; da se število polov rotorja, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), od števila elektromagnetnih polov statoija (E) razlikuje

10 orientirani podnavitji, od katerih eno zajame magnetni pretok lihih, drugo pa sodih polov skupine; da se jedra polov nesimetrično razširijo in so prednostno enaka; da se jedra sosednjih polov skupine prednostno pretežno razširijo v nasprotnih smereh; da skupina elektromagnetnih polov prednostno vsebuje sodo število polov.

15

10 razsežnostjo posameznega magnetnega pola v smeri gibanja rotorja; da rotor vsebuje v smeri svojega gibanja približno enakomerno razporejene, izmenično orientirane magnetne pole, prednostno trajne magnete, ki so orientirani približno vzporedno s smeqo, pravokotno na ploskev, ki meji na magnetno režo s posameznim statorjem; da magnetni poli lahko vsebujejo koncentratorje magnetnega pretoka; daje pri izvedbah z

11. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 10, označen s tem, da so elektromagnetni poli statorja enakomerno razporejeni.

5

12. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 10, označen s tem, daje število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (M), večje od števila elektromagnetnih polov statorja (£) in so elektromagnetni poli razporejeni tako, daje razmik leg sosednjih polov posamezne skupine enak povprečnemu razmiku leg sosednjih polov rotorja.

13. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 10, označen s tem, daje število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statoijem, (M), večje od števila elektromagnetnih polov statoija (£), število n iz zahtevka 10 pa večje od ena in so elektromagnetni poli posamezne skupine enakomerno razporejeni tako, da obsegajo za

14. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 12 ali 13, označen s tem, da se vsaj pri enem statoiju med skupinami elektromagnetnih polov nahajajo poli iz magnetno permeabilnega materiala, ki ne pripadajo nobeni električni fazi.

15. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsaj en stator vsebuje samo eno skupino elektromagnetnih polov; daje število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, (Af), enako številu elektromagnetnih polov statorja (£j; da so elektromagnetni poli približno enakomerno razporejeni; da pri

15 tretjino pola večje število polov rotorja, kot je število elektromagnetnih polov v skupini.

15 vrtljivim rotorjem, število polov rotoija, ki mejijo na posamezno magnetno režo s statorjem, sodo število; da ima radialno, aksialno ali linearno izvedbo, označen s tem, da so lege magnetnih polov v smeri, pravokotni na smer magnetnega polja v reži in smer gibanja rotorja, poravnane; da so elektromagnetni poli statorja razporejeni v strnjene skupine vsaj dveh polov tako, da pripadajo poli posamezne skupine isti električni fazi, pri

16. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da so jedra elektromagnetnih polov nagnjena glede na magnetne pole v smeri gibanja rotorja.

17. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da se vsaj pri enem statorju razmik leg sosednjih elektromagnetnih polov periodično spreminja, prednostno s periodo, kije enaka številu polov statorja ali mnogokratniku števila polov posamezne skupine elektromagnetnih polov.

18. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da se vsaj pri enem rotorju razmik leg magnetnih polov periodično spreminja, prednostno s periodo

19. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsaj en elektromagnetni sklop vsebuje en enostranski stator in en enostranski rotor.

20 prednostno enaka, elektromagnetni poli obeh statorjev pa so prednostno elektromagnetno približno enakovredni.

20 čemer so sosednji poli iste skupine električno fazno zamaknjeni za 180°; da so jedra polov skupine elektromagnetnih polov oblikovana in razporejena tako, daje skozi posamezen ovoj navitja skupine elektromagnetnih polov speljan vsaj del magnetnega pretoka vsaj vsakega drugega pola skupine, pri čemer ima skozi ovoj speljan magnetni pretok pri vseh polih isti predznak; da se jedra elektromagnetnih polov v bližini

21. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje vsaj en rotor, ki se nahaja med dvema statorjema; da sta statoija glede na magnetne pole rotorja nameščena tako, daje povprečna faza navitja posamezne električne faze pri obeh statorjih približno usklajena; da sta število in razporeditev polov pri obeh statoijih

22. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 21, označen s tem, da se rotor nahaja med dvema večfaznima statorjema, ki imata enako število in razporeditev polov,

23. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 22, označen s tem, da sta statorja, glede na razporeditev elektromagnetnih polov, v smeri gibanja rotorja eden proti drugemu prednostno zamaknjena največ za G / (2E) razmika leg sosednjih polov rotorja;

24. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 22, označen s tem, da sta statorja, glede na razporeditev elektromagnetnih polov, v smeri gibanja rotoija eden proti drugemu zamaknjena za celo število polov rotorja, prednostno za kvocientu M! (2G) najbližje celo število; da sta pri statoijih z enakomerno razporejenimi poli število polov rotoija in število polov statorja prednostno izbrana tako, da so nasproti

25 30. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 19, označen s tem, da vsebuje en večfazen enostranski stator in en enostranski rotor; daje prednostno število električnih faz tri ali dva.

25. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsaj en elektromagnetni sklop vsebuje več rotorjev in statogev.

25 lege magnetnih polov rotorja, ki mejijo na magnetni reži s statorjema, pa so poravnane.

25 izvedbah z vrtljivim rotorjem, skupno težišče elektromagnetnih polov statorja prednostno sovpada z osjo vrtenja rotoija.

25 za zmnožek med številom skupin statorja, katerih elektromagnetni poli pripadajo posamezni električni fazi, (G), in naravnim številom (n), ki ni večkratnik števila električnih faz (F), M= E ± nG; da so sosednji elektromagnetni poli, ki pripadajo različnim skupinam elektromagnetnih polov, medsebojno električno fazno zamaknjeni za 180° + sgn(AL- E) (180° / E) n; daje naravno število n prednostno enako ena; daje

25 orientirani krožni navitji, od katerih eno zajame magnetni pretok lihih, drugo pa sodih polov.

25 magnetne reže, ki jih ločuje od magnetnih polov, razširijo v smeri, pravokotni na smer magnetnega polja v reži in smer gibanja magnetnih polov, tako da ima razširjen del ob reži v smeri razširitve približno enako razsežnost kot magnetni poli in je v tej smeri z njimi približno poravnan; da so nerazširjeni deli sosednjih jeder v smeri razširitve razmaknjeni, tako daje med njimi dovolj prostora za navitja; da jedra elektromagnetnih

26. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje več elektromagnetnih sklopov; da v primeru večfazne izvedbe z enofaznimi elektromagnetnimi sklopi prednostno vsebuje po en sklop za vsako fazo.

15

27. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 26, označen s tem, da imata vsaj dva sklopa radialno izvedbo in sta nameščena koncentrično eden v drugem.

28. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje en dvostranski stator in dva rotoija; daje prednostno število električnih faz tri ali dva.

29. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje en dvostranski rotor in dva enostranska statorja; daje prednostno število električnih faz tri ali dva.

30 radialno izvedbo in zunanji ali notranji rotor.

30 da posamezna veja navitja posamezne faze prednostno vsebuje enako število, nasproti ležečih elektromagnetnih polov prvega in drugega statorja.

30 število skupin statorja, katerih elektromagnetni poli pripadajo posamezni električni fazi, (G), prednostno enako ena ali dva; da pri izvedbah z vrtljivim rotorjem, pri katerih stator vsebuje več kot eno skupino elektromagnetnih polov posamezne faze, skupno težišče elektromagnetnih polov posamezne faze prednostno sovpada z osjo vrtenja rotorja.

30 dveh skupin elektromagnetnih polov, ki pripadata različnima statorjema, pri čemer ima magnetni pretok skozi navitje pri vseh polih isti predznak; da se jedra polov obeh skupin elektromagnetnih polov nesimetrično razširijo in so prednostno enaka; da se jedra sosednjih polov posamezne skupine prednostno pretežno razširijo v nasprotnih smereh.

30 polov mejijo na eno ali dve magnetni reži z magnetnimi poli.

31. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 19, označen s tem, da ima sklop

32. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 1, označen s tem, daje število faz enako tri ali dva.

33. Postopek za izdelavo lameliranih magnetno permeabilnih jeder polov, ki se vsaj na enem koncu razširijo v pravokotni smeri na potek lamel, iz traku magnetno permeabilne pločevine, označen s tem, da se iz traku najprej narežejo lamele ustrezne dolžine, ki se zložijo in ukrivijo, nakar se iz ukrivljenega snopa lamel odrežejo posamezna jedra oziroma enovit par jeder s pripadajočim delom, preko katerega se sklene magnetni pretok med jedroma para; da se v prednostni izvedbi postopka za izdelavo posameznih jeder snop približno enako dolgih lamel ukrivi v mnogokratno obliko črke S ter se v primeru enostranskih jeder razreže na večkratnik števila štiri, pri dvostranskih jedrih, z izjemo jeder z obliko črke S, pa na sodo število jeder; da se pri izdelavi enovitih parov jeder snop lamel ukrivi tako, da se ovije okrog trna ustrezne oblike; da se lamele posameznega jedra prednostno spnejo z impregniranjem, lahko pa tudi s pomočjo mehanskih elementov; da se dvovejna jedra sestavijo iz dveh enovejnih jeder; daje širina traku prednostno enaka razsežnosti jedra v smeri poteka lamel.

34. Sinhronski elektromehanski pretvornik po zahtevku 33, označen s tem, da so jedra izdelana iz materiala z anizotropnimi magnetnimi lastnostmi; da smer z optimalnimi magnetnimi lastnostmi prednostno sovpada z vzdolžno smerjo traku; daje pri lamelah iz elektropločevine prednostna uporaba magnetno orientirane pločevine.