ТРЕХФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к вращающимся электрическим машинам и может быть использована в системах приводов машин в тяжелой, легкой, добывающей отраслях промышленностях.
Известен "Возбуждаемый полями постоянных магнитов синхронный электродвигатель и система управления электрическими машинами", где рассматривается трехфазный синхронный электродвигатель, содержащий статор при числе пар полюсов, равном 4, и ротор с постоянными магнитами. Каждый полюс ротора состоит из трех магнитов, два из которых - Nd-Fe-B с диагональной намагниченностью, а между ними один - Al-Ni-Co с радиальной намагниченностью [CN патент №102403856]. Недостатком является то, что для более эффективного использования такого синхронного двигателя необходима сложная система управления.
Известна "Трехфазная синхронная машина, содержащая ротор с постоянными магнитами и индукционную клетку" [WO заявка №2005027321]. Трехфазный синхронный двигатель содержит статор и ротор с постоянными магнитами в форме сегментов, расположенных на поверхности ротора. Число полюсов на роторе больше, чем число полюсов обмотки статора. Основным недостатком такой конструкции следует считать ненадежность крепления постоянных магнитов на поверхности ротора, что существенно снижает долговечность электродвигателя.
Известен "Трехфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами с регулированием скорости вращения посредством изменения частоты напряжения" [CN патент №1375912], содержащий статор с насаженными на его зубцы обмотками полюсов и ротор с постоянными магнитами, расположенными между зубцами ротора, причем ротор изготовлен совместно с зубцами из немагнитной стали. Число полюсов статора электродвигателя равно числу постоянных магнитов ротора, поэтому для эффективной работы двигателя такой конструкции на каждой базовой частоте питающего тока должны выполняться условия по количеству витков обмотки, их поперечному сечению, а также геометрии зубцовой зоны, которая должна быть различна при различных базовых частотах и числе пар полюсов. Недостатками двигателей такой конструкции является то, что теряется унификация, однотипность и взаимозаменяемость двигателей для различных базовых частот питающего напряжения, имеется мертвое положение ротора, при нахождении в котором запустить электродвигатель обычным способом невозможно, а также большие потери энергии в магнитной системе электродвигателя при невыполнении условий по количеству витков обмотки и их поперечному сечению.
Технической проблемой является снижение потерь энергии в магнитной системе статор-ротор, а значит, и увеличение КПД электродвигателя, а также решение проблемы с наличием мертвого положения ротора.
Для решения поставленной проблемы предложен трехфазный синхронный электродвигатель, который содержит статор, на зубцы которого насажены обмотки полюсов, ротор, сделанный разборным и состоящим из основания ротора, изготовленного из немагнитной стали, и закрепленных на нем съемных зубцов ротора, изготовленных из ферромагнитной стали. Постоянные магниты устанавливаются между зубцами ротора таким образом, что над магнитами образуются пазы. Число обмоток полюсов статора на 2 больше числа постоянных магнитов.
Трехфазный синхронный электродвигатель содержит статор 1, обмотки полюсов статора 2, немагнитное основание ротора 3, съемные зубцы ротора 4, постоянные магниты 5 (фиг. 1).
При работе трехфазного синхронного электродвигателя с постоянными магнитами напряжение питания подается на обмотки статора, включая и выключая каждую фазу в определенном порядке, при этом создавая магнитное поле. Поле, создаваемое постоянными магнитами ротора, взаимодействует с полем, создаваемым обмотками статора таким образом, что возникающая при этом сила стремится притянуть постоянные магниты к обмоткам статора и обеспечивает возникновение крутящего момента при отсутствии мертвых зон. Геометрия элементов статора и ротора рассчитана таким образом, что при взаимодействии магнитных полей статора и ротора их суммарные напряженности, распределяющиеся по зубцам статора, съемным зубцам ротора, в зазоре между статором и ротором, достигают оптимальных значений (фиг. 2).
Таким образом трехфазный синхронный электродвигатель обеспечивает создание необходимого вращающегося момента, при отсутствии мертвых зон, и снижение потерь энергии в магнитной системе, а значит, увеличение КПД электродвигателя.