Синхронна електрична машина

Реферат: Синхронна електрична машина має нерухомий статор, всередині якого обертається ротор, статор виконаний з магнітопроводу з обмоткою, ротор - у вигляді диска з немагнітного матеріалу, в пази якого під кутом один до одного встановлені постійні магніти. Магнітопровід статора виконаний у вигляді ряду С-подібних пакетів, рівномірно розміщених по колу зівами до диска з магнітами, центральний кут між якими рівний подвійному центральному куту між сусідніми магнітами ротора, ширина кожного з них - не менше ширини магніту ротора, обмотка статора - у вигляді концентричної котушки, розміщеної співвісно з ротором у зівах пакетів симетрично або асиметрично площині, перпендикулярній осі ротора і розміщеній по подовжній осі магнітів, при цьому магніти ротора розміщені на початку зіву. UA 114024 U (12) UA 114024 U UA 114024 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електричних машин, а саме: до синхронних електричних машин зі збудженням від постійних магнітів. Відома синхронна електрична машина, що має нерухомий статор, всередині якого обертається ротор, статор виконаний з магнітопроводу з обмоткою, ротор - у вигляді диска з немагнітного матеріалу, в пази якого під кутом один до одного встановлені постійні магніти [11]. В даній синхронній електричній машині обмотка виконана у вигляді з'єднаних між собою ряду котушок, розміщених в пазах магнітопроводів. Це призводить до ускладнення конструкції і підвищених трудозатрат як при виготовленні самих котушок, так і магнітопроводів. Такі магнітопроводи можуть бути використані тільки для одного габариту електричних машин. Крім того, необхідне технологічне обладнання для збирання статора, виконання формовочних, просочувальних, паяльних та других робіт. При експлуатації наявність великої кількості котушок призводить до зниження надійності електричної машини в цілому. Відома синхронна електрична машина, що має нерухомий статор, всередині якого обертається ротор, статор виконаний з магнітопроводу з обмоткою, ротор - у вигляді диска з немагнітного матеріалу, в пази якого під кутом один до одного встановлені постійні магніти [2]. Дана електрична машина, вибрана за найближчий аналог, має конструкцію, аналогічну попередній і такі ж недоліки. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення конструкції і підвищення надійності електричної машини. Поставлену задачу вирішують тим, що в синхронній електричній машині, що має нерухомий статор, всередині якого обертається ротор, статор виконаний з магнітопроводу з обмоткою, ротор - у вигляді диска з немагнітного матеріалу, в пази якого під кутом один до одного встановлені постійні магніти, магнітопровід статора виконаний у вигляді ряду С-подібних пакетів, рівномірно розміщених по колу зівами до диска з магнітами, центральний кут між якими рівний подвійному центральному куту між сусідніми магнітами ротора, ширина кожного з них не менше ширини магніту ротора, обмотка статора - у вигляді концентричної котушки, розміщеної співвісно з ротором у зівах пакетів симетрично або асиметрично площині, перпендикулярній осі ротора і розміщеній по подовжній осі магнітів, при цьому магніти ротора розміщені на початку зіву. В порівнянні з найближчим аналогом, запропонована синхронна електрична машина відрізняється наявністю таких ознак: - магнітопровід виконаний в вигляді ряду пакетів; - кожен з пакетів має С-подібну форму; - пакети розміщені по колу; - пакети по колу розміщені рівномірно; - зіви пакетів магнітопроводу направлені до диска з магнітами; - центральний кут між двома сусідніми пакетами рівний подвійному центральному куту між сусідніми магнітами ротора; - ширина пакета магнітопроводу не менша ширини пакета ротора; - обмотка статора виконана в вигляді котушки; - котушка обмотка - концентричного типу; - котушка розміщена співвісно з ротором; - котушка і ротор знаходяться у зівах пакетів магнітопроводів; - котушка і ротор розміщені симетрично або асиметрично площині, перпендикулярній осі ротора і розміщені по подовжній осі магнітів; - магніти ротора розміщені на початку зіву. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1-2 - показано загальний вигляд ряду синхронних електричних машин (на фіг. 1 - з периферійним розміщенням магнітопроводу статора, на фіг. 2 - з центральним розміщенням магнітопроводу статора), на фіг. 3 - поперечний переріз по А - А фіг. 1; на фіг. 4 - поперечний переріз по Б - Б фіг. 2, на фіг. 5-6 - варіанти розміщенні обмотки статора відносно площини розміщення магнітів ротора (для синхронної електричної машини по фіг. 1). Синхронна електрична машина має нерухомий статор 1, всередині якого обертається ротор 2. Статор 1 виконаний з магнітопроводу 3 з обмоткою 4, а ротор 2 - у вигляді диска 5 з немагнітного матеріалу, наприклад немагнітна нержавіюча сталь, алюміній, пластмаса і т.п., встановленого на валу 6 (фіг. 1) або маточині 7 (фіг. 2), що є елементом обертової частини 1 UA 114024 U 5 10 15 20 25 30 35 електричної машини. Диск 5 має ряд пазів 8, виконаних під кутом α, в які встановлені постійні магніти 9. Постійні магніти 9 по колу диска 5 мають різну полярність (N, S, N, …). Магнітопровід 3 статора 1 виконаний у вигляді ряду С-подібних пакетів 10 з зівами 11. Пакети 10 виготовлені з листів електротехнічної сталі, що мають ізоляційне покриття і запресованих в єдині блоки. Пакети 10 рівномірно розміщені по колу, центральний кут β між двома сусідніми пакетами рівний подвійному центральному куту α між сусідніми магнітами 9 ротора 2, тобто β=2α, при цьому зіви 11 всіх пакетів 10 зорієнтовані до диска 5 з магнітами 9. Ширину кожного з пакетів 10 виконують не меншою за ширину магніту 9 ротора 2. У випадку з трапецеїдальним магнітом, зображеним на фіг. 1, шириною магніту 9 є його середня ширина. Магніти 9 ротора 2 в зівах 11 пакетів 10 розміщують таким чином, щоб весь магніт знаходився в активній зоні пакета, тобто початок магніту співпадав з початком зіву. Пакети 10 даної конструкції певної величини можуть бути використані в електричних машинах різних габаритів. Обмотка 4 статора 1 виконана у вигляді концентричної котушки 12, що має вісь, співвісну з віссю ротора 2 і співпадаючою з центральною віссю 13 електричної машини. Котушка 12 розміщена в зівах 11 пакетів 10 симетрично (фіг. 3, 4, 6) або асиметрично (фіг. 5) площині В, перпендикулярній осі ротора 13 і розміщеній по подовжній осі 14 магнітів 9. Робота запропонованої синхронної електричної машини (в режимі генератора) відбувається наступним чином. При обертанні ротора 2 в зіві 11 кожного пакета 10 періодично опиняється магніт 9 з полярністю, наприклад, спочатку S, а потім N, як показано на фіг. 1, магнітний потік Ф якого (при S) замикається по пакету 10, охоплюючи котушку 12 і міняє напрям при другій полярності (при N). При цьому частота f потоку Ф, охоплюючого котушку, визначається з виразу f=р×n/60, де р - число пар полюсів ротора, n - число обертів ротора за хвилину, в котушці 4 наводиться електрорушійна сила Е (е.р.с), величина якої визначається за формулою: Е=4,44×Ф×f×w, де w - число витків котушки 4. Таким чином, виконання синхронної електричної машини в запропонованому вигляді дозволяє значно спростити конструкцію, так як обмотка виконана з однієї концентричної котушки без з'єднань, що також підвищує її надійність, виготовлення магнітопроводів з пакетів С-подібної форми значно спрощує технологічне обладнання і дозволяє використовувати їх в електричних машинах різних габаритів, а розміщення обмотки на центральних пакетах (фіг. 2) дозволяє значно зменшити її габарити і електричні витрати. Авторами виготовлено дослідний зразок запропонованої синхронної електричної машини, який проходить випробовування в режимі синхронного генератора. Джерелa інформації: 1. Патент України на корисну модель № 94119, МПК Н02K 19/24 (2006.01) 2014 р., Бюл. № 20. 2. Патент України на винахід № 108822 С2, МПК Н02К 19/00, 10.06.2015 р., Бюл. № 11. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Синхронна електрична машина, що має нерухомий статор, всередині якого обертається ротор, статор виконаний з магнітопроводу з обмоткою, ротор - у вигляді диска з немагнітного матеріалу, в пази якого під кутом один до одного встановлені постійні магніти, яка відрізняється тим, що магнітопровід статора виконаний у вигляді ряду С-подібних пакетів, рівномірно розміщених по колу зівами до диска з магнітами, центральний кут між якими рівний подвійному центральному куту між сусідніми магнітами ротора, ширина кожного з них - не менше ширини магніту ротора, обмотка статора - у вигляді концентричної котушки, розміщеної співвісно з ротором у зівах пакетів симетрично або асиметрично площині, перпендикулярній осі ротора і розміщеній по подовжній осі магнітів, при цьому магніти ротора розміщені на початку зіву. 2 UA 114024 U 3 UA 114024 U 4 UA 114024 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5