Синхронная электрическая машина

 

Использование: синхронные электрические машины с внешним и внутренним ротором . Сущность изобретения: синхронная электрическая машина содержит статор с тороидальной обмоткой и внутренний и внешний роторы. Один из роторов выполнен явнополюсным без обмотки возбуждения , а другой - с постоянными магнитами с полюсными наконечниками. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 Н 02 К 21/14, 21/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

mUÅ

Рэц=Р +Р; Р з!пО;

Р (— — — )з!п2О, mU 1 1

2 Xq X<}

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4868491/07 (22) 09.07.90 (46) 23.07.92. Бюл. ¹ 27 (71) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (72) В,P. Гаспарян, К.Р, Гаспарян, А.С. Степанян, А.А. Терзян и Г,А. Цатурян (56) Балагуров В,А. и Галтеев Ф.Ф, Электрические генераторы с постоянными магнитами.— М., 1988. с, 26, рис. 1.22.

Там ке, с. 28, рис. 1.24.

Йзобретение относитсл к многороторным специальным машинам.

Известна синхронная электрическая машина, содержащая статор и внутренний ротор с постоянными магнитами типа звездочка с явновыраженными полюсами беэ полюсных наконечников.

Наиболее близкой к предлагаемой является синхронная электрическая машина, содержащая статор с обмоткой и внутренний ротор с постоянными магнитами и полюсными наконечниками, при этом магнитм намагничены в радиальном направлении.

Недостатком известной машины является малая синхронизирующая мощйость,, затрудняющая параллельную работу в обла- сти малых значений угла нагрузки Оза счет. дополнительной составляющей электромагнитной мощности P обусловленной взаимодействием токов в обмотке статора с полюсной структурой ротора, так как синхронное индуктйвное сопротивление по поперечной оси Xq больше синхронного индуктивного сопротивлснил по продольной оси Xd(Xq >Xd), что подтверждается следующими формулами:. Ж 1749987 А1 (54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА (57) Использование: синхронные электрические машины с внешним и внутренним ротором. Сущность изобретения: синхронная электрическая машина содержит статор с тороидальной обмоткой и внутренний и внешний роторы. Один из роторов выполнен явнополюсным без обмотки возбуждения, а другой — с постоянными магнитами с полюсными наконечниками. 2 з,п. ф-лы, 4 ил. где Р имеетотрицательное значение(фиг. 1), при этом пренебрегают активным сопротивлением статора, Целью изобретения является увеличение синхронизирующей мощности машины.

Поставленная цель достигается тем, что машина снабжена внешним явнополюсным Ю безобмоточным ротором, полюса которого 4 . 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 явновыраженные полюса.

Сущность изобретения заключается в том, что выражение электромагнитной мощности машийы при пренебрежении активным сопротивлением статора имеет вид

1749987

Ран-Р1 +P> +Р2 е (2)

Р sin О

mUE

d1 гп 0 р - (. )sln20, 2 Хч1 Xd>

Р - (— — )зИ2О, 2 Хч2 d2 где индекс "1" соответствует системе статор . — ротор с постоянными магнитами с полюс- 10 ными наконечниками; индекс "2" соответствует системе статор— невоэбужденный ротор, В системе статор- невозбужденный ро тор имеет место неравенство Х 2 > Хя2, чта 15 позволяет, как минимум, компенсировать отрицательное воздействие неравенства

Xq > Xd в системе статоР— РотоР с постоянными магнитами с полюсными наконечниками, т.е. Р2 =-Р1 в выражении(2), и тем 2О самым увеличить крутизну кривой Рэ 1 в области малых О, а значит увеличить синхронизирующую мощность (фиг. 2).

На фиг. 1 показана угловая характерист; ка известной машины в генераторнам 25 режиме при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статара; на фиг. 2— угловая характеристика предлагаемой машины при полной компенсации влияния составляющей Р, на фиг, 3 — машина с 30 внешним невозбужденным ротором, продольный разрез; на фиг. 4 — то же, с тораидальной обмоткой статара и внешним роторам в виде стакана.

Синхронная электрическая машина со- 35 держит два коаксиально расположенных ротора 1 и 2 и статор 3, установленный между роторами коаксиально им и выполненныи .. в виде тора. Ротор 1 является внутренним и .выполнен с постоянными магнитами с радиальным намагничиванием и полюсными наконечниками, а ротор 2 является внешним и выполнен явнопалюсным без обмотки возбуждения. Статор 3 снабжен тораидальнай обмоткой и закреплен на опоре 4, Ротор 2 45 выполнен в виде стакана, на внутренней . торцовой поверхности и стенке размещены явновыражен ные полюса. Роторы 1 и 2 закреплены на валу 5, установленном на ..опорах 4 и 6, при этом полюса ротора 2 раэ- 5О мещены над полюсами ротора 1.

Ротор 1 может быть также выполнен с пастаяйными магнитами с тангенциальным намагничиванием и без поласных наконечников, Машина содержит также коротко- 55 замкнутую обмотку (не показано), .

Машина работает следующим образам.

В генераторном режиме вал б приводится ва вращение прйводным устройствам. Магнитный поток ротора 1 индуктирует

ЭДС Е в обмотке статора 3, При работе параллельно с сетью с напряжением U иэ-эа взаимодействия ноля постоянных магнитов ротора 1 и поля внутренней стороны тароидальной обмотки статора 3 создается электромагнитная мощность Р1 (в выражении (2) при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора 3). При взаимодействии поля внутренней стороны тороидальной обмотки статора 3 с полюсной структурой ротора 1 создается также электромагнитная мощность Р, определяемая по существу неодинаковостью синхронных индуктивных сапРотивлений Xd и Xq, ПРи взаимоДействии явнополюснаго невозбужденнога ротора 2 с токами обмотки статора 3 создается электромагнитная мощность Р2, компенсирующая отрицательное воздействие на синхраниэирующую мощность составляющей

Р1 (фиг.3), В двигательном режиме при включении обмотки статора 3 в сеть с напряжением U осуществляется асинхронный пуск машины посредством коротказамкнутой обмотки, а после втягивания в синхранизм электромагнитная мощность машины определяется аналогично ее работе в режиме генератора, В варианте выполнения машины с явнаполюсным ротором 2 в виде стакана с палюсной системой также на внутренней торцовой поверхности составляющая электромагнитной мощности Р2 создается вследствие взаимодействия тока в обмотке статора 3 с полюсной системой ротора 2, обращенной к торцу тороидальной обмотки статара 3 (фиг. 4), Использование предлагаемой синхронной электрической машины позволит увеличить синхронизирующую мощность в области устойчивой работы машины (область малых О) за счет компенсации составляющей

Р> электромагнитной мощности машины Рэ по сравнению с известной, Предлагаемая машина при равных с известной объемах сравнительна дешевле за счет снижения расхода наиболее дорогостоящих материалов, Предлагаемая машина является специальной и может быть использована в устройствах с ограниченными аксиальными размерами и с ограниченными возможностями использования постоянных магнитов.

Формула изобретения

1. Синхронная электрическая машина, содержащая статор с обмоткой, внутренний ротор с постоянными магнитами и полюсными наконечниками, отличающаяся тем, чта, с целью увеличения синхронизирующей мощности, она снабжена внешним явнополюсным безобмотачным ротором, аси полюсов которого совмещены с асями полюсов внутреннего ротора.

2. Машинапоп.1, отл ичающаяс я тем, что обмотка статора выполнена тороидальйой.

3. Машина по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что внешний, ротор выполнен в виде стакана, на внутренней торцовой поверхности которого размещены явновыра5 женные полюса, 1749987

Составитель Г.Цатуряц

Редактор И.Дербак Техред М.Морхентал Корректор W.Ðåâñêàÿ

Зааз 2601 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский а мбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101