РЕАКТИВНАЯ КОММУТИРУЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПОВОРОТНОЙ СИММЕТРИЕЙ
REACTIVE SWITCHED ELECTRICAL MACHINE WITH ROTATION SYMMETRY

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к электроприводам с реактивными электрическими машинами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и на электротранспорте в регулируемом электроприводе.
Известен реактивный коммутируемый электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой и четным числом полюсов, безобмоточный ротор с четным числом полюсов, меньшим, чем у статора, при этом число полюсов статора равно 12 и разделено на 3 группы по 4 полюса в каждом, образуя три фазы обмотки, число полюсов ротора равно 8, а обмотки каждой группы соединены последовательно (Hendershot J.R. Вентильные реактивные двигатели. - Machine Design, 1989, 61, N 19, с.106-111).
Недостаток этой конструкции заключается в том, что при коммутации в магнитопроводе выделяются значительные потери на гистерезис и вихревые токи, за счет того, что магнитный поток проходит достаточно длинный путь при замыкании через полюса ротора в каждой фазе, по 1/4 окружности спинки сердечника статора.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является реактивный коммутируемый электродвигатель, который содержит статор с четным числом полюсов Zc и с нечетным числом фаз, безобмоточный ротор с четным числом полюсов Zp и коммутирующее устройство, причем число полюсов статора Zc больше числа полюсов ротора Zp и соответствует формуле Zc=2(2n+1), где n=2, 3, 4, 5, число полюсов ротора Zp определяется формулой Zp=4n и соседние фазные обмотки имеют чередующуюся полярность (Патент РФ №2089991 C1).
Недостатками данного технического решения является то, что данная электрическая машина содержит многофазную обмотку только с нечетным числом фаз, для ее питания не подходят одноключевые схемы преобразователя, которые рассчитаны на питание машин с четным числом фаз.
Изобретением решается задача снижения стоимости преобразователя путем получения нового соотношения числа полюсов статора и ротора, обеспечивающего четное число фаз статора, а также обеспечения возможности применения ряда одноключевых схем питания, которые требуют четное число фаз статора.
Указанная цель достигается тем, что реактивная коммутируемая электрическая машина с поворотной симметрией, содержащая статор с четным числом полюсов Zc, согласно изобретению содержит число полюсов статора, вычисляемое по формуле: Zc=6·n, где n=1, 2, 3 …, многофазную обмотку с четным числом фаз и безобмоточный ротор с нечетным числом полюсов Zp, вычисляемым по формуле Zp=Zc±3, соседние фазные обмотки статора имеют чередующуюся полярность, все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно, магнитное поле активной фазы замыкается через другие фазы и это позволяет получить многофазную электрическую машину с четным числом фаз, магнитная система которой имеет поворотную симметрию с углом поворота, равным 120°.
В сравнении с прототипом предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина отличается от прототипа такими существенными отличительными признаками, как соотношение числа полюсов ротора и статора, обеспечивающее возможность применение одноключевых схем и обеспечивающее поворотную симметрию, с углом поворота, равным 120°.
Изобретение поясняется графически.
На фиг.1-6 схематично показаны первые шесть из всех возможных вариантов конструкций реактивной коммутируемой электрической машины с числом зубцов статора и ротора, вычисляемых по формулам: Zc=6·n, Zp=Zc±3, при n=1, 2 и 3.
Реактивная коммутируемая электрическая машина содержит зубчатый статор 1 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zc=6·n, и расположенными на них катушками 2, зубчатый ротор 3 с числом полюсов (зубцов), вычисляемым по формуле Zp=Zc±3. Все фазные катушки в пределах одной фазы включены встречно и питаются от коммутирующего устройства (не показано).
Предлагаемая реактивная коммутируемая электрическая машина может иметь обращенную конструкцию, т.е. безобмоточный ротор может быть внешней частью машины, а статор с обмоткой - внутренней частью машины.