Магнитоэлектрическая машина

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использована в электромашиностроении.
Технический уровень
Известно, что в приводах с магнитоэлектрическими двигателями на малых частотах вращения обеспечить регулировку и плавность хода весьма затруднительно. Это обусловлено тем, что в магнитоэлектрических машинах с постоянными магнитами может присутствовать эффект «залипания» ротора.
Одним из эффективных способов борьбы с данным явлением является выполненные скоса пазов на полюсную дугу, равную целому числу зубцов. Недостатком данного решения является снижение энергетических показателей (КПД) магнитоэлектрической машины вследствие уменьшения эдс.
Известен вентильный электродвигатель (патент RU 2518489 опубл. 2012.2002), который содержит ротор с рабочими постоянными магнитами, статор с обмотками якоря и полюсами, датчики положения ротора, один из полюсов статора выполнен с углом скоса.
Известна магнитоэлектрическая машина с улучшенной равномерностью вращения (Патент RU 2518489 опубл. 10.06.2014), которая содержит якорь с обмоткой, уложенной в z пазов и неявнополюсный ротор с постоянными магнитами, скос пазов якоря выполнен на угол а, соответствующий целому числу периодов зубцовой гармоники.
Недостатком известных решений является то, что при выполнении скоса уменьшается ЭДС витков, образующих обмотку, которое учитывается коэффициентом скоса пазов, что в свою очередь ведет к уменьшению электромагнитного момента.
В основе полезной модели лежит задача создания магнитоэлектрической машины, в которой реализуется уменьшение в составе МДС наиболее сильно выраженных гармонических составляющих реактивного момента (залипания) ротора, вызванного пульсациями зубцовой зоны, а именно 5-ой и 7-ой гармоник.
Технический результат направлен на повышение энергетических показателей: а именно: улучшить равномерность вращения, снизить пульсации реактивного момента, шум и вибрацию.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата предложена магнитоэлектрическая машина, содержащая ротор с постоянными магнитами и статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых размещена обмотка.
Особенность магнитоэлектрической машины, по настоящей полезной модели состоит в том, что двухслойная обмотка уложена в нечетное количество пазов z, образуя некратное соотношение пазов z и полюсов р с дробным числом пазов на полюс и фазу q, соотношение ширины шлица паза к зубцовому делению равно 0,167÷0,25.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид магнитоэлектрической машины в разрезе, на фиг. 2 - схема обмотки магнитоэлектрического двигателя. Осуществление изобретения
Конструктивно магнитоэлектрическая машина представляет собой шихтованный статор 1 с числом пазов z, запрессованный в стальной корпус 2. В статоре размещена трехфазная обмотка 3, залитая компаундом для лучшего распределения тепла и придания механической прочности лобовым частям. Магнитопровод статора выполнен из изотропной электротехнической стали.
Магнитопровод ротора и вал 4 выполнены едиными из магнитопроводящей стали. На магнитопровод ротора установлены сегментные магниты 5 на основе магнитотвердого сплава Nd-Fe-B. Ротор представляет собой четырех полюсную конструкцию. Ротор зафиксирован в подшипниковых щитах 6, в подшипниках качения 7, обеспечивающих скорость вращения до 40000 об/мин. Подшипниковые щиты 6, корпус датчика 8, корпус разъема 9 выполнены из алюминиевого сплава для придания жесткости конструкции. Коммутацию фаз осуществляет датчик положения ротора (резольвер) 10, установленный на общем валу с ротором магнитоэлектрической машины.
m
z
ш
z
Соотношение ширины шлица паза к зубцовому делению b/t=0,167÷0,25, где b - ширина шлица паза, t - зубцовое деление. Некратное соотношение пазов z и полюсов р с использованием двухслойной m=3 фазной обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу q (q=1,25÷1,75). Двухслойная обмотка, при выполнении равнокатушечных групп, содержит одну катушечную группа с уменьшенным числом проводников, для обеспечения равномерного распределения суммарного МДС.
Геометрическая сумма векторов из встречно направленных токов паза с уменьшенным числом проводников создает равную по величине МДС с направленными векторами токов с целым числом проводников, катушечные группы с уменьшенным числом проводников отстают друг от друга на 120 электрических градусов.
Предложенное решение позволило снизить амплитуду нечетных гармоник в кривой реактивного момента, значительно уменьшив ЭДС 5-ой и 7-ой гармоник, а также обеспечить улучшение равномерности вращения, снижение шума и вибрации.
Таким образом, совокупность заявленных признаков позволяет обеспечить повышение энергетических показателей, улучшить равномерность вращения, снизить пульсации реактивного момента, шум и вибрации.