Безконтактна синхронна електрична машина

Винахід відноситься до електротехніки, а саме до безконтактних синхронних електричних машин. Відома безконтактна синхронна електрична машина (див. патент Російської Федерації №2091965, його автори Клементьєв Олександр Валентинович, Бондарев Віктор Миколайович), яка утримує на ста торі якірну обмотку і обмотку збудження збудника, а на роторі - систему збудження, виготовлену в меншій мірі з двох обмоток, які з'єднані між собою електричне, кожна з яких включає в меншій мірі дві частини, з'єднані між собою через перемикаючі пристрої з можливістю їх ввімкнення послідовно або паралельно, при тім однойменні затискачі частин обмоток системи збудження, не маючи зв'язку з різнойменними других частин даних обмоток, через перемикаючі пристрої з'єднані між собою електрично. Недоліком вказаного прототипу є завищений рівень шум у та вібрації, додатковий нагрів та занижений ККД. Цей недолік викликаний зміною складовою випрямленого струму, яка наводить в обмотці збудження збудника паразитну ЕРС, погіршуючи процес випрямлення струму в частина х обмотки ротора, а також сприяє збільшенню нагріву і зниженню ККД машини з одночасним ростом рівня шуму й вібрації. Задачею винаходу являється створення безконтактної синхронної електричної машини, в якій за рахунок змінення фазності обмотки ротора можливо підвищення ККД, а також зниження рівнів нагріву, шуму та вібрації. Це досягається тим, що безконтактна синхронна машина, що містить на статорі якірну обмотку й обмотку збудження збудника, а на роторі систему збудження, виконану що найменше з двох обмоток, з'єднаних між собою електричне, кожна з яких включає в меншій мірі дві частини, з'єднані між собою через перемикаючі пристрої з можливістю їх ввімкнення послідовно або паралельно, при тім однойменні затискачі частин обмоток системи збудження, не маючи зв'язку з різнойменними других частин даних обмоток, через перемикаючі пристрої з'єднані між собою електричне, має згідно з виноходом систему збудження ротора, яка виконана m - фазної (при m більше двох) з зсувом на 360°р/ m електричних градусів при непарному m і 180°р/m електричних градусів при парному m згідно з полюсністю р обмотки збудження збудника, при чому кожна фаза складається що найменше з двох обмоток, з'єднаних між собою електричне, кожна з яких включає в меншій мірі дві частини, з'єднані між собою через перемикаючі пристрої з можливістю їх ввімкнення послідовно або паралельно, при тім однойменні затискачі частин обмоток системи збудження, не маючи зв'язку з різнойменними других частин даних обмоток, через перемикаючи пристрої з'єднані між собою електричне. Порівняно з прототипом, в якому негативні наслідки змінної струму системи збудження ротора не усунені, згідно винаходу задача вирішена використанням m-фазної (при m більше двох) обмотки, розміщеної на роторі з зсувом на 360°р/m електричних градусів при непарному m і 180°р/m електричних градусів при парному m згідно полюсності р обмотки збудження збудника. На фіг.1 зображена в якості прикладу схема запропонованої безконтактної синхронної електричної машини в трьохфазному виконанні. Вона містить у пазах статора 1 трьохфазну обмотку якоря 2 з полюсністю 2р та обмоткою збудження збудника 3 з полюсністю, що дорівнює р. Ротор 4 має трьохфазову систему зб удження, яка складається з трьох пар обмоток: 5-8, 6-9 і 7-10 з полюсністю р, при чому зсув складає величину 120 електричних градусів. Кожна з обмоток, наприклад 5, виконана з двох складових частин 11 і 12, з'єднаних між собою послідовно через перемикаючий пристрій - діод 14, а їх кінці 5К1 і 5К2 - через діод 15. Обмотки 6, 7, 8, 9, 10 побудовані за аналогічним принципом. При обертанні ротора приводним двигуном з кутовою швидкістю (о безконтактна синхронна машина працює таким чином. Витки обмоток 5, 6, 7, 8, 9, 10 перетинають магнітні силові лінії поля, створеного обмоткою збудження збудника 3, і в них наводяться ЕРС. Під впливом цих ЕРС в обмотках ротора тече струм, випрямлений (наприклад, для обмотки 5 - діодами 13, 14, 15). Постійна складова випрямленого струму являється струмом збудження машини, утворююча її основне магнітне поле, яке необхідне для наведення ЕРС основної частоти в обмотці якоря 2. Щодо змінної складової того ж струму, то дякуючи трьохфазному виконанню обмоток ротора, вона створює магнітне поле, яке обертається відносно ротора з кутовою швидкістю ю (проти напрямку обертання, заданого приводним двигуном), і тому нерухоме відносно статора.