SU1749987A1

SU1749987A1 - Синхронна электрическа машина

Info

Publication number: SU1749987A1
Application number: SU904868491A
Authority: SU
Inventors: Ваграм Рафаэлович Гаспарян; Константин Рафаэлович Гаспарян; Армен Суренович Степанян; Акоп Арташесович Терзян; Георгий Ашотович Цатурян
Original assignee: Ереванский политехнический институт им.К.Маркса
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование: синхронные электрические машины с внешним и внутренним ротором . Сущность изобретени : синхронна электрическа машина содержит статор с тороидальной обмоткой и внутренний и внешний роторы. Один из роторов выполнен внополюсным без обмотки возбуждени , а другой - с посто нными магнитами с полюсными наконечниками. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс к многороторным специальным машинам.

Известна синхронна электрическа машин а, содержаща статор и внутренний ротор с посто нными магнитами типа звездочка с вновыраженными полюсами без полюсных наконечников.

Наиболее близкой к предлагаемой вл етс синхронна электрическа машина, содержаща статор с обмоткой и внутренний ротор с посто нными магнитами и полюсными наконечниками, при этом магниты намагничены в радиальном направлении.

Недостатком известной машины вл етс мала синхронизирующа мощность, затрудн юща параллельную работу в области малых значений угла нагрузки ©за счет дополнительной составл ющей электромагнитной мощности Р , обусловленной взаимодействием токов в обмотке статора с полюсной структурой ротора, так как синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси Хч больше синхронного индуктивного сопротивлени по продольной оси Xd(Xq Xd), что подтверждаетс следующими формулами:

ЭМ

Р +Р ; Р

mUE

(1)

где Р имеет отрицательное значение (фиг. 1), при этом пренебрегают активным сопротивлением статора.

Целью изобретени вл етс увеличение синхронизирующей мощности машины.

Поставленна цель достигаетс тем, что машина снабжена внешним внополюсным безобмоточным ротором, полюса которого размещены над полюсами внутреннего ротора .

Причем, обмотка статора может быть выполнена тороидальной.

При этом внешний ротор может быть выполнен в виде стакана, на внутренней торцовой поверхности которого размещены вновыраженные полюса.

Сущность изобретени заключаетс в том, что выражение электромагнитной мощности машины при пренебрежении активным сопротивлением статора имеет вид:

2

О

о

00

+P2

(2)

sin

Pi

mir

(4r-i)s n20:

где индекс Г соответствует системе статор - ротор с посто нными магнитами с полюсными наконечниками; индекс 2 соответствует системе статор - невозбужденный ротор.

В системе статор- невозбужденный ротор имеет место неравенство Xd2 ХЧ2 , что позвол ет, как минимум, компенсировать отрицательное воздействие неравенства Xqi Xdi в системе статор - ротор с посто нными магнитами с полюсными наконечниками , т.е. Р2 -Pi в выражении (2), и тем самым увеличить крутизну кривой Рэм в области малых в, а значит увеличить синхронизирующую мощность (фиг, 2).

На фиг. 1 показана углова характеристика известной машины в генераторном режиме при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора; на фиг. 2 - углова характеристика предлагаемой машины при полной компенсации вли ни составл ющей Pi ; на фиг. 3 - машина с внешним невозбужденным ротором, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, с тороидальной обмоткой статора и внешним ротором в виде стакана.

Синхронна электрическа машина содержит два коаксиально расположенных ротора 1 и 2 и статор 3, установленный между роторами коаксиально им и выполненный а виде тора. Ротор 1 вл етс внутренним и выполнен с посто нными магнитами с радиальным намагничиванием и полюсными наконечниками , а ротор 2 вл етс внешним и выполнен внополюсным без обмотки возбуждени . Статор 3 снабжен тороидальной обмоткой и закреплен на опоре 4, Ротор 2 выполнен в виде стакана, на внутренней торцовой поверхности и стенке размещены вновыраженные полюса. Роторы 1 и 2 закреплены на валу 5, установленном на опорах 4 и 6, при этом полюса ротора 2 размещены над полюсами ротора 1.

Ротор 1 может быть также выполнен с посто нными магнитами с тангенциальным намагничиванием и без полюсных наконечников . Машина содержит также коротко- замкнутую обмотку (не показано).

Машина работает следующим образом.

В генераторном режиме вал 5 приводитс во вращение приводным устройст0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вом. Магнитный поток ротора 1 индуктирует ЭДС Е в обмотке статора 3. При работе параллельно с сетью с напр жением U из-за взаимодействи пол посто нных магнитов ротора 1 и пол внутренней стороны тороидальной обмотки статора 3 создаетс электромагнитна мощность PI (в выражении (2) при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора 3). При взаимодействии пол внутренней стороны тороидальной обмотки статора 3 с полюсной структурой ротора 1 создаетс также электромагнитна мощность Pi , определ ема по существу неодинаковостью синхронных индуктивных сопротивлений Xdi и Xq1 . При взаимодействии внополюсного не возбужден но го ротора 2 с токами обмотки статора 3 создаетс электромагнитна мощность Ра , компенсирующа отрицательное воздействие на синхронизирующую мощность составл ющей РГ (фиг. 3),

В двигательном режиме при включении обмотки статора 3 в сеть с напр жением U осуществл етс асинхронный пуск машины посредством короткозамкнутой обмотки, а после вт гивани в синхронизм электромагнитна мощность машины определ етс аналогично ее работе в режиме генератора,

В варианте выполнени машины с внополюсным ротором 2 в виде стакана с полюсной системой также на внутренней торцовой поверхности составл юща электромагнитной мощности Р2 создаетс вследствие взаимодействи тока в обмотке статора 3 с полюсной системой ротора 2, обращенной к торцу тороидальной обмотки статора 3 (фиг. 4),

Использование предлагаемой синхронной электрической машины позволит увеличить синхронизирующую мощность в области устойчивой работы машины (область малых ©) за счет компенсации составл ющей Pi электромагнитной мощности машины Рэм по сравнению с известной, Предлагаема машина при равных с известной объемах сравнительно дешевле за счет снижени расхода наиболее дорогосто щих материалов.

Предлагаема машина вл етс специальной и может быть использована в устройствах с ограниченными аксиальными размерами и с ограниченными возможност ми использовани посто нных магнитов.

Claims

1. Синхронна электрическа машина, содержаща статор с обмоткой, внутренний ротор с посто нными магнитами и полюсными наконечниками, отличающа с тем, что, с целью увеличени синхронизирующей мощности, она снабжена внешним внополюсным безобмоточным ротором, оси

полюсов которого совмещены с ос ми полюсов внутреннего ротора.

2. Машина по п. 1, отличающа - с тем, что обмотка статора выполнена тороидальной.

3. Машина по пп. 1 м 2, отличающа с тем, что внешний ротор выполнен в виде стакана, на внутренней торцовой поверхности которого размещены виовыра- женные полюса.

Р

эм

190

.1

Фиг. 2

Фаг. 3

Фаг. 4