SU1297183A1 - Электрическа машина - Google Patents

Abstract

Данное изобретение относитс  к электротехнике и касаетс  выполнени  высокоскоростных электрических машин с возбуждением от высококоэрцитивных посто нных магнитов. Целью изобретени   вл етс  улучшение формы кривой выходного напр жени  путем устранени  п той и седьмой гармоник. Электрическа  машина содержит ротор, состо щий из внутреннего и внешнего маг- нитопроводов 1, последний из которых выполнен с полюсами в виде радиально Нс1магниченных посто нных магнитов 2 и пазами 3, симметричными относительно оси полюса, статор 4 с многофазной обмоткой 5. Ширина пазов 3 и их с 9 (Л

Description

расположение на полюсах определ ютс  из условий sin 5 90 оС - sin 5(Ь+а) + +sin ,, sin 7-90 об -sin 7(b+a) +sin , где a - ширина паза, эл.град; b - рассто ние от паза до оси полюса, эл.град; ; 0,45-0,85 - коэффициент полюсного пере крыти , В данной электрической машине достига .

-

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к высокоскоростным электрическим машинам с возбуждением от высококоэрцитивных посто нных магнитов, например к синхронным или вентильным машинам, и может быть использовано в электроприводах кинет тических аккумул торов энергии.

Целью изобретени   вл етс  улучшение формы кривой выходного напр же ни  путем устранени  п той и седьмой гармоник.

Конструктивное выполнение полюсов ротора в виде трех посто нных магнитов с немагнитными пазами между ними позвол ет улучшить синусоидальность магнитного пол , а следовательно, и синусоидальность генерируемого напр жени  .

На фиг. 1 изображена электричес ка  машина, поперечНьй разрез; на фиг. 2 - развертка полюса электрической машины; на фиг. 3 - расчетные значени  коэффициентов гармоник линейных напр жений трехфазной элект-. рической машины с соединением фаз в звезду и с равномерно распределенной обмоткой, где крива  А соответствует полюсу с немагнитным пазом, крива  & - полюсу без паза,

Электрическа  машина содержит ротор с внутренним и внешним магни- топроБодами 1, на последнем из которых размещены полюса в виде радиаль- но намагниченных посто нных магнитов 2 с двум  пазами 3 и статор 4 с многофазной обмоукой 5. Конструктивно каждый из полюсов ротора может быть выполнен в виде трех посто нных магнитов , установленных с зазорами друг относительно друга,

Электрическа  машина работает следующим образом.

етс  устранение п той и седьмой гармоник магнитного пол , что приводит к улучшению формы кривой выходного напр жени . Кроме того, повышаетс  КПД за счет снижени  потерь на вихревые токи, возбуждаемые в проводниках обмотки данными гармониками пол . 1 3 . п. ф-лы J, 3 ил.

- to

15

20

5

. -30

35 40

В двигательном режиме по сигналам датчиков положени  ротора (не показаны) осуществл етс  коммутаци  токов в фазах обмотки 5 статора в соответствии с угловым положением магнитопроводов 1 ротора, которые разгон ютс  до номинальной скорости, при этом внешний и внутренний магни- топроводы ротора неподвижны. В генераторном режиме электрическа  машина работает как синхронный генератор с возбуждением от посто нйых магнитов 2.

Улучшение синусоидальности напр жени  осуществл етс  следующим образом . Учитыва , что высококоэрцитивные посто нные магниты имеют практически посто нную намагниченности и пренебрега  кривизной воздушного зазора , получены выражени , определ ющие геометрические размеры полюса из услови  равенства нулю п той и седьмой гармоник напр жени . Дл  этого использовано выражение дл  магнитного потенциала в воздушном зазоре. В основу этого выражени  положена модель полюса электрической машины, состо щей из одного магнита, Использу  разложение вектора намагниченности в р д Фурье, получено выражение дл  намагниченности дл  случа , когда магнитна  система имеет пзы (фиг, 2),

Л(х) р J ZI (sin -odj- sin(a+b) +

1,Q,3...

. , s + sin -О b) --г--, л

Подстановка данного выражени  в уравнение дл  магнитного потенциала и вычисление напр женности магнитного пол  в воздушном зазоре позвол ют

31

Определить в общем виде напр жение холостого хода, возбуждаемое в обмотке ) -и гармоникой магнитиого пол .

и Ь|5-К .. д. ()

+ sin -) b L

где U- - амплитуда -и гармоники

фазного напр жени , В, К ,j - обмоточный коэффициент дл 

-й гармоники:

К - конструктивный коэффициент определ етс  из параметров ротора, обмотки и посто в- ных магнитов; ) - номер гармоники, - 1,

3, 5, ...,00 ; а - ширина паза, эл.град; b - рассто ние от оси полюса

паза, эл.град;

0,45-0,85 - коэффициент полюсного перекрыти . Дл  устранени  п той и седьмой гармоник напр жени  параметры а, b и «; подобраны так, что выражение в скобках равно нулю, т.е. услови  устранени  п той и седьмой гармоник имеют вид

5 и sin -2 - sin 5(b+a) + sin 5b 0

7 ir и sin -roi; - sin 7(b+a) + sin 7b 0.

Данные услови  справедливы дл  нагруженной машины и позвол ют определить множество значений параметров а и Ь, при которых из спектра гар40

МОНИК напр жени  устранены п та  и седьма  гармоники. Например, при oi; 0,85 а 8,75 эл.град; Ь«63,64 эл.град., при oi; 0,6 а «13,04 эл.град, b fe 33,85 эл.град.Конкретные значени  а и b выбираютс  исход  из дополнительных условий (размеры магнитов по ГОСТ, получение максимальной мощности мащины и т.д.).

Из кривых, представленных на

50

фиг. 3, видно, что при любых значе

w

971

5

, -

25

30

.

35

40

50

834

ни х полюсного перекрыти  в электрической машине с пазом в полюсе коэффициент гармоник напр жени  имеет меньшее значение.

Таким образом, предлагаемое изобретение позвол ет устранить п тую и седьмую гармоники магнитного пол , что приводит к улучшению формы кривой выходного напр жени . Кроме того, повьшаетс  КПД за счет снижени  потерь на вихревые токи, возбуждаемые в проводниках обмотки данными гармониками пол .

Claims (2)

1. Электрическа  машина, содержаща  цилиндрический ротор, состо щий из внутреннего и внешнего магнито- прово ов, последний из которых выполнен с полюсами в виде радиально намагниченных посто нных магнитов, и статор с многофазной обмоткой, размещенный между магнитопроводами ротора, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  формы кривой выходного напр жени  путем устранени  п той и седьмой гармоник, на каждом полюсе ротора симметрично относительно его оси выполнены два паза, ширина каждого из которых и их расположение определ ютс  из условий

sin 5-90 об; - sin 5(b+a) + + sin 5b 0;

sin 790 ОС; - sin 7 (b+a) + + sin 7b 0,

где a - ширина паза, эл.град.;

b - рассто ние от паза до оси

полюса, эл.град;

cd; 0,4-0,85 - коэффициент полюсного перекрыти .

2. Машина по п. 1, о т л и ч а- ю щ а   с   тем, что статор выполнен из немагнитного неэлектроводного материала.

/ /

е

, , S

fi yymfigmfs&ws/s/s y

V .. i: f-jS-.if5

0,5

0,6

Редактор Ю. Середа

Составитель Т. Калашникова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Патай

Заказ 792/59

Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

пр делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Ф1/2.2

0,7 0,8

Фи.з

0,9

Подписное