ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
GATE-INDUCTOR ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам вентильно-индукторного типа, и может быть использовано для приводных и генераторных установок в промышленности и на транспорте.
Известна конструкция m-фазной реактивно-индукторной электрической машины, содержащей зубчатый статор, на зубцах которого расположены катушки статорной обмотки, и зубчатый ротор, не содержащий обмоток [Miller, T.J.E. SwitchedReluctanceMotorandTheirControl. / T.J.E. Miller. -MagnaPhysicsPublishingandOxfordUniversityPress, 1993. - 198 p., см. фиг. 1.1, стр. 2]. При этом катушки полюсов одной фазной обмотки располагаются через угловой интервал π/k, где k - число пар полюсов одной фазы.
В машинах такой конструкции магнитные сопротивления участков магнитопровода достаточно велики из-за большой длины магнитных силовых линий, которые замыкаются по кольцевому сердечнику через полюсы возбужденных фаз.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция вентильно-индукторной машины (патент РФ №2571955), состоящая из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки. При этом зубцы статора разделены на зубцовые фрагменты, охваченные катушками фазных обмоток. Угол между осями зубцов статора в каждом фрагменте равен углу между осями всех зубцов ротора.
Такая конструкция позволяет уменьшить магнитное сопротивление участков магнитопровода вследствие сокращения длины магнитных силовых линий, которые замыкаются через соседние зубцы. Однако при этом из-за неравномерного расположения зубцов статора уменьшается пространство, пригодное для расположения катушек фазной обмотки. Тем самым ухудшаются удельные показатели вентильно-индукторной электрической машины.
Изобретением решается задача улучшения удельных показателей вентильно-индукторной электрической машины.
Поставленная задача решается за счет того, что вентильно-индукторная электрическая машина, состоящая из ротора в виде шихтованного зубчатого магнитопровода и статора, содержащего в пазах шихтованного зубчатого магнитопровода катушки обмотки, отличается тем, что зубцы ротора разделены на зубцовые фрагменты, а угол между осями зубцов ротора в каждом фрагменте равен углу между осями всех равномерно распределенных зубцов статора, при этом питание каждой катушки статора осуществляется от отдельного полупроводникового ключа.
При такой конструкции магнитопровода зубцы статора с размещенными на них катушками равномерно распределены по внутренней поверхности статора. В сравнении с прототипом увеличится пространство, доступное для размещения фазных катушек, что позволит улучшить удельные показатели вентильно-индукторной электрической машины.
Предлагаемая конструкция электрической машины может быть исполнена в обращенном виде, когда неподвижный индуктор (статор) охвачен подвижной пассивной частью (ротор).
Изобретение поясняется графически (фиг. 1, фиг. 2) на примере трехфазной электрической машины следующей конфигурации зубцовой зоны: число зубцов ротора 8, число зубцов статора 10, число зубцов ротора в зубцовом фрагменте 2. На фиг. 1 показано поперечное сечение активной части электрической машины предлагаемой конструкции (1 - магнитопровод статора с равномерно расположенными зубцами, 2 - катушка зубца статора, 3 - фрагмент зубцовой зоны ротора, 4 - граница фрагмента зубцовой зоны ротора с соседними фрагментами, γ - угол между осями всех зубцов статора и между осями зубцов ротора внутри каждого фрагмента зубцовой зоны ротора, зубцы статора и ротора пронумерованы).
Работа устройства поясняется для двигательного режима и осуществляется следующим образом. При питании катушек статора через силовые полупроводниковые ключи катушки включаются так, чтобы магнитные потоки, созданные токами катушек складывались, для этого полярность питания любых двух соседних катушек статора должна быть противоположной. Положение ротора, показанное на фиг. 1 примем за исходное. Первый такт коммутации при направлении вращения ротора по часовой стрелке начинается подачей питания на катушки, расположенные на зубцах статора 4, 5, 9, 10. При этом магнитный поток замыкается по двум контурам:
1. зубец статора 4 - воздушный зазор - зубец ротора 3' - ярмо ротора - зубец ротора 4' - воздушный зазор - зубец статора 5 - ярмо статора - зубец статора 4;
2. зубец статора 9 - воздушный зазор - зубец ротора 7' - ярмо ротора - зубец ротора 8' - воздушный зазор - зубец статора 10 - ярмо статора - зубец статора 9.
Возникает электромагнитный момент, под действием которого ротор повернется по часовой стрелке до положения, показанного на фиг. 2. На втором такте коммутации питание получают катушки зубцов статора 2, 3, 7, 8; на третьем такте - катушки зубцов статора 1, 5, 6, 10; на четвертом такте - катушки зубцов статора 3, 4, 8, 9. Полный цикл из пяти коммутаций завершает коммутация катушек зубцов статора 1, 2, 6, 7, при этом ротор займет исходное положение, показанное на фиг. 1. Далее работа вентильно-индукторной машины повторяется. При переключении статорных катушек каждая из них участвует в работе нескольких фаз, поэтому требуется питание каждой катушки статора от отдельного полупроводникового ключа.