SU1336168A1

SU1336168A1 - Noncontact electric machine

Info

Publication number: SU1336168A1
Application number: SU853982971A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Бочаров; Станислав Борисович Резников; Сергей Владимирович Смирнов
Original assignee: Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-09-07

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники, а именно к бесконтактным асинхронизированным машинам (машинам двойного питани ). Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем обеспечени асинхронизирован- ного и асинхронного режимов работы. Бесконтактна электрическа машина состоит из статора 1, содержащего цилиндрический шихтованный пакет кор 2 с гп-фазной корной обмоткой 4, магнитопроводную втулку 5, кольцевую обмотку возбуждени 6, а также ротора 7, содержащего две маг- нитом гкие шайбы 8 с выступами-полюсами, смещенные друг относительно друга по азимуту на одно полюсное деление, и маг- нитом гкую соединительную втулку 11. Втулка 5 статора состоит из чередующихс шихтованных в продольно-радиальном направлении магнитом гких пакетов 12 и немагнитных электропроводных вставок 13. На том же валу установлено п-1 дополнительных роторов 14, полностью аналогичных первому, но смещенных относительно него по азимуту на 1/п полюсного делени , а на статоре - п-1 дополнительных кольцевых обмоток возбуждени 15. Все п роторов выполнены щих- тованными в виде катушек из ленты с шихтованными цилиндрическими пакетами по торцам. 1 3. п. ф-лы, 4 ил. i (Л л со со О5 О5 00The invention relates to the field of electrical engineering, namely to contactless asynchronized machines (dual power machines). The aim of the invention is to extend the functionality by providing asynchronous and asynchronous modes of operation. The contactless electric machine consists of a stator 1 containing a cylindrical laminated core package 2 with a hp-phase core winding 4, a magnetic conductor sleeve 5, an annular field winding 6, and also a rotor 7 containing two magnet tucks 8 with protrusion poles shifted relative to each other in azimuth by one pole division, and a magnetically connected connecting sleeve 11. The stator sleeve 5 consists of alternating soft packages 12 and non-magnetic electrically conductive inserts 13. On the same shaft, n-1 additional rotors 14 are installed, completely similar to the first one, but displaced with respect to it in azimuth by 1 / n pole division, and on the stator - n-1 additional excitation ring windings 15. All motors produced - manufactured in the form of coils of tape with laminated cylindrical bags at the ends. 1 3. p. F-ly, 4 ill. i (L l with so O5 O5 00

Description

Изобретение относитс к электрическим машинам, а именно к бесконтактным асинхронизированным машинам (машинам двойного питани ), и может быть использовано в качестве генератора переменного тока стабильной частоты при неременной частоте враш.ени , в качестве регулируемого двигател неременного тока и в качестве компенсатора реактивной мощности в автономных системах электроснабжени , а также в электроприводах.The invention relates to electrical machines, namely, contactless asynchronized machines (dual-feed machines), and can be used as a stable frequency alternator at a non-temporal frequency of alternating current, as a variable current motor and as a compensator for reactive power in autonomous power supply systems, as well as in electric drives.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей машины, а именно обеспечение асинхронизированного режима работы в качестве машины двойного питани и в качестве асинхронной машины.The purpose of the invention is to expand the functionality of the machine, namely the provision of an asynchronized mode of operation as a dual power machine and as an asynchronous machine.

На фиг. 1 представлена бесконтактна электрическа машина, имеюща п-2 роторов , продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -FIG. 1 shows a contactless electric machine having a p-2 rotor, a longitudinal section; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 -

поперечном направлении цилиндров пакетов , радиальные наружные выступы - полюса 9 которых расположены в соответствующих торцовых пазах 17 соединитель- ных втулок 11, соприкаса сь с их торцовыми выступами 16 через диэлектрический слой. Дл креплени элементов 8 и 11 на каждый из торцов роторов 7 и 14 надеты немагнитные стаканы 18.the transverse direction of the cylinders of the packages, the radial outer projections — the poles 9 of which are located in the corresponding end grooves 17 of the connecting sleeves 11, contact their front protrusions 16 through the dielectric layer. For fastening the elements 8 and 11, non-magnetic glasses 18 are worn on each of the ends of the rotors 7 and 14.

Бесконтактна электрическа машина 10 работает следующим образом.The contactless electric machine 10 operates as follows.

При протекании тока по кольцевым обмоткам 6 и 15 возбуждени рабочий магнитный поток замыкаетс , как показано на фиг. 1 и 2, т. е. видимый путь потоков проходит по детал м правой по- ловины каждого из роторов 7 и 14 продольного сечени конструкции, а невидимый - по детал м левой половины роторов 7 и 14. Это св зано со взаимным сдвигом по азимуту правых и левых выстуконструктивное выполнение основных узлов 20 - полюсов 9 каждого из роторов 7 машины; на фиг. 4 - развертка рото-и 14 и особенностью конструкции втулки 5When current flows through the annular windings 6 and 15 of the excitation, the operating magnetic flux is closed, as shown in FIG. 1 and 2, i.e., the visible flow path passes through the parts of the right half of each of the rotors 7 and 14 of the longitudinal section of the structure, and the invisible half through the parts of the left half of the rotors 7 and 14. This is due to the mutual shift in azimuth right and left constructive execution of the main nodes 20 - poles 9 of each of the rotors 7 of the machine; in fig. 4 - sweep roto-and 14 and the design feature of the sleeve 5

статора 1, котора проводит поток лишь в осевом и радиальном направлени х и не проводит в азимутальном (тангенциальном) направлении.the stator 1, which conducts flow only in the axial and radial directions and does not conduct in the azimuth (tangential) direction.

Таким образом, каждый из двух рабочих потоков дважды пересекает витки корной обмотки 4, измен свое направление , а пути потока - ортогональные к плоскости этих витков, смещены по азимуту в соответствии со смещением выступов-полюсов ротора.Thus, each of the two working streams twice crosses the turns of the root winding 4, changing its direction, and the flow paths - orthogonal to the plane of these turns, are shifted in azimuth in accordance with the offset of the protrusions of the rotor.

При питании обеих кольцевых обмоток 6 и 15 возбуждени посто нными токами и при вращении роторов 7 и 14 каждый из рабочих потоков будет знакопеременным во времени по отношению к плоскостиWhen powering both ring windings 6 and 15 of the excitation by direct currents and when the rotors 7 and 14 rotate, each of the working flows will be alternating in time with respect to the plane

закрепленной на валу 10 магнитом гкой сое- каждого витка и соответственно будет вы- динительной втулки 11. Втулка 5 статора 1зывать знакопеременную ЭДС в т-фазнойmounted on the shaft 10 by the magnet of the coil of each turn and, accordingly, will be the expander sleeve 11. The stator sleeve 5 will cause the alternating EMF in the t-phase

корной обмотке 4. Результирующа ЭДС в каждой фазе корной обмотки 4 будет иметь первую гармоническую составл ющую, опре- пакета кор 2 шихтованных в продольно- 40 дел емую суммой двух магнитных потоков радиальном направлении магнитом гких па-возбуждени , сдвинутых в пространстве, иcrust winding 4. The resulting emf in each phase of the crust winding 4 will have the first harmonic component determined by the core 2 laminated in a longitudinally 40 divided by the sum of two magnetic fluxes of the radial direction of soft PA excitation magnets shifted in space, and

кетов 12, ширина которых не более зуб-частотой вращени роторов 7 и 14.kets 12, whose width is no more than a tooth-frequency of rotation of the rotors 7 and 14.

цового делени кор 2 и немагнитныхНемагнитные электропроводные пласэлектропроводных пластинчатых вставок 13,тинчатые вставки 8 и 13 служат в карасположенных напротив пазов 3. На том жечестве экранов дл снижени полей рассе валу мащины установлен дополнительный 45 ни потоков возбуждени и тока реакции ротор 14, полностью аналогичный основно- кор . Амплитуда ЭДС и рабочий угол мащины в данном синхронном режиме определ ютс величинами и соотнощением токов возбуждени .Negative electrically conducting plastelectroconductive lamellar inserts 13, muddy inserts 8 and 13 serve in grooves opposite grooves 3. At the same screen size, to reduce the field fields to the mashine shaft, an additional 45 excitation fluxes and reaction currents rotor 14 are installed, completely analogous to the main cor. The amplitude of the emf and the working angle of the mash in this synchronous mode are determined by the magnitudes and ratios of the excitation currents.

Таким образом, регулирование рабочего угла мащины повышает ее устойчивость в отношении колебаний и выхода из синхронизма в синхронном режиме при паров машины и направлени магнитных потоков .Thus, adjusting the working angle of the maschine increases its stability against oscillations and going out of synchronism in synchronous mode with machine vapor and the direction of magnetic fluxes.

Бесконтактна электрическа мащина состоит из статора 1, содержащего цилиндрический магнитом гкий шихтованный 25 в поперечном направлении пакет кор 2 с уложенной в его пазах 3 т-фазной корной обматкой 4, магнитопроводную втулку 5 и основную кольцевую обмотку 6 возбуждени , расположенную внутри пакета кор 2 соосно с ним, а также основной ротор 7, содержащий две шихтованные магнитом г- кие шайбы 8 с радиальными наружными выступами-полюсами 9, смещенные друг относительно друга по азимуту на одно полюсное деление и расположенные по торцамThe contactless electric machine consists of a stator 1 containing a cylindrical magnetically soft laminated 25 package in the transverse direction of a package 2 with a 3-phase crust core 4 laid in its grooves 4, a magnetic conductor sleeve 5 located inside the package of the core 2 coaxially with him, as well as the main rotor 7, containing two magnet-braced 8 washers with radial outer protrusions-poles 9, offset from each other in azimuth by one pole division and located on the ends

закреплена внутри пакета кор 2 и состоит из чередующихс по азимуту электрически изолированных друг от друга и отmounted inside the package core 2 and consists of alternating in azimuth electrically isolated from each other and from

30thirty

му, но смещенный относительно него по азимуту на ,5 (при п 2) полюсного делени . Дополнительна кольцева обмотка 15 возбуждени аналогично основной закреплена на внутренней поверхности втулки 5 статора 1 между шайбами 8 соответствующего ротора 7, (14). Оба ротора 7 и 14 выполнены щихтованными, соединительна втулка 11 каждого из них может быть выполнена витой из магнитом гкой ленты и имеет чередующиес торцовые выступы 16 и пазы 17, а щай- бы 8 выполнены в виде щихтованных вMu, but shifted relative to it in azimuth by, 5 (with n 2) pole division. The additional annular field winding 15 is similarly fixed to the inner surface of the sleeve 5 of the stator 1 between the washers 8 of the respective rotor 7, (14). Both rotors 7 and 14 are made loose, the connecting sleeve 11 of each of them can be made of a magnet tape twisted from a magnet and has alternating face protrusions 16 and grooves 17, and the boxes 8 are made as welded

5050

5555

раллельной работе с сетью или в качестве синхронного компенсатора реактивной мощности.parallel work with the network or as a synchronous reactive power compensator.

При питании обеих кольцевых обмоток 6 и 15 возбуждени переменными токами, сдвинутыми на 90°, ЭДС в каждой фаТаким образом, регулирование рабочего угла мащины повышает ее устойчивость в отношении колебаний и выхода из синхронизма в синхронном режиме при па5When powering both ring windings 6 and 15 of the excitation by alternating currents shifted by 90 °, the EMF in each phase, the regulation of the working angle of the masch increases its stability in relation to oscillations and synchronization out of synchronization with pa5

При питании обеих кольцевых обмоток 6 и 15 возбуждени переменными токами, сдвинутыми на 90°, ЭДС в каждой фазе корной обмотки будет иметь частоту, равную сумме (разности) частот возбуждени . Это значит, что при питании системы п кольцевых обмоток 6 и 15 возбуждени п-фазным переменным током возникает результирующее магнитное поле возбуждени , вращающеес с частотой этого тока относительно вращающегос ротора 7 (14), т. е. «докручива или «раскручива поле возбуждени до частоты пол обмотки кор 2. Указанный режим носит в литературе название «асинхронизирован- ного режима, а сама мащина, работающа в этом режиме, носит название асин- хронизированной синхронной мащины или мащины двойного питани (со стороны обмотки кор 2 и обмоток 6 и 15 возбуждени .When powering both ring windings 6 and 15 of the excitation by alternating currents shifted by 90 °, the EMF in each phase of the core winding will have a frequency equal to the sum (difference) of the excitation frequencies. This means that when the system is powered by the n ring windings 6 and 15 of the excitation by the n-phase alternating current, a resultant magnetic excitation field arises, rotating with the frequency of this current relative to the rotating rotor 7 (14), i.e., spinning the excitation field to frequency of the winding box 2 core. The indicated mode is called the asynchronized mode in the literature, and the machine itself operating in this mode is called the asynchronized synchronous mask or dual power supply (from the side of the winding box 2). excitation current 6 and 15.

Если обмотку кор предложенной мащины подключить к т-фазной сети переменного тока, а обмотки возбуждени закоротить или замкнуть на сопротивление, то мащина будет работать в асинхронном режиме подобно асинхронной мащине с фазным ротором.If the core of the proposed mask is connected to the T-phase AC network, and the field windings short-circuited or short-circuited for resistance, then the mask will operate in asynchronous mode like an asynchronous mask with a phase rotor.

Предложенна бесконтактна электрическа мащина, так же как и известна , не имеет щеточных узлов, не содержит дополнительных воздущных зазоров и может быть выполнена на высокие частоты вращени благодар безобмоточной конструкции ротора, однако в предложенной мащине рабочий поток пронизывает всю площадь плоскостей контуров корной обмотки одновременно (а не поочередно част ми, как в известной), что приводит к снижению массы пакета и обмотки кор приблизительно вдвое, а также КПД кор как непосредственно , так и косвенно за счет снижени индуктивного сопротивлени рассе ни корной обмотки. Этим частично или полностью компенсируетс добавление массы мащины за счет расщепленной конструкции ротора.The proposed contactless electric machine, as well as the known one, does not have brush units, does not contain additional air gaps and can be performed at high rotational frequencies due to the rotor-free rotor-free design, however, in the proposed machine, the working flow penetrates the entire core planes of the core windings simultaneously (and not alternately in parts, as in the well-known one), which leads to a decrease in the package mass and winding of the core approximately by half, as well as the efficiency of the core, both directly and indirectly due to inductive dissipation resistance of the crust winding. This partly or fully compensates for the addition of the masking mass due to the split rotor design.

Предложенна электрическа мащина по сравнению с известной имеет расщиренные функциональные возможности, присущие двухкаскадной бесконтактной асинхронизи- рованной мащине, а именно асинхронизи- рованный режим работы в качестве мащины двойного питани и в качестве асинхронной мащины, а также повыщенную устойчивость в режиме компенсатора реактивной мощности и в режиме синхроннойCompared to the known one, the electric mask has the expanded functionality inherent in a two-stage non-contact asynchronized mask, namely, an asynchronized mode of operation as a dual-feed mask and asynchronous mask, as well as increased stability in the mode of reactive power and in the mode synchronous

мащины (например, при параллельной работе с сетью).Maschiny (for example, when working in parallel with the network).

Claims

1. Contactless, electric machine,

containing a stator, consisting of a cylindrical magnetically soft cross-laminated core package with a t-phase core winding in its grooves, a magnetic conductor sleeve and a main excitation ring coil located inside the package core, coaxially with it, of two flexible shchaschivanny magnets with radial outer protrusions-poles 5 are displaced relative to each other in azimuth by one pole division and located on the ends of a magnet attached to the shaft by a magnet tive sleeve, characterized in that, in order Rasschirennaya functionality maschiny pu0 provide the asynchronized and asynchronous modes of operation maschiny, it is provided with (n-1) further mounted on the same shaft rotors similar to the core, but offset

5 with respect to it in azimuth by 1 / p pole division, and (p-1) additional annular excitation windings, which are similarly fixed to the inner surface of the stator sleeve between the tabs of the corresponding rotor,

0 the stator sleeve is fixed inside the core package and is made of alternating in azimuth electrically isolated from each other and from the package of magnetically flexible packets in a longitudinal radial direction of the magnet and non-magnetic electrically conducting plate inserts, the width of the magnet-soft packets is no more than a dentate stator division, and non-magnetic inserts are located opposite the slots of the package cor.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the connecting sleeve of each of the rotors is made in the form of a roll of magnet tape and has alternating end protrusions and grooves, and the tongs are made in the form of brushed in transverse

the direction of the cylindrical packages, the radial outer projections-poles of which are located in the corresponding end grooves of the connecting sleeves, in contact with their end projections through the dielectric layer.

0

1336168 / I

Phase

Plottavitel V. Treguboe

Editor V. Dankotehred I. VeresKorrektor L. Beskid

Order 3811/52 Circulation 659Subscription

VNIIPI USSR State Committee for Inventions and Discoveries

113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 Production and printing company, Uzhgorod, ul. Project, 4