СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
SYNCHRONOUS MOTOR

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к линейным и ротационным электродвигателям, и может быть использовано в кинематических системах промышленного оборудования.
Известен синхронный электродвигатель, содержащий индуктор с постоянными магнитами, образующими переменно-полюсную вдоль движения структуру, расположенными в два ряда, явнополюсный якорь с полюсными наконечниками и расстоянием между ними в зоне немагнитного зазора В [1].
Недостатком указанного электродвигателя является повышенный уровень статической пульсации силы тяги (момента), так называемых «магнитных бугров», что обусловлено краевыми эффектами при взаимодействии краев магнитов индуктора с краями полюсных наконечников.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества управления электродвигателем.
Технический результат заключается в уменьшении уровня статической пульсации силы тяги (момента), так называемых «магнитных бугров», повышении к.п.д., уменьшении вибрации.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в синхронном электродвигателе, содержащем индуктор с постоянными магнитами, образующими переменно-полюсную вдоль движения структуру, расположенными в два ряда, явнополюсный якорь с полюсными
наконечниками и расстоянием между ними в зоне немагнитного зазора В, ряды постоянных магнитов индуктора установлены со смещением вдоль движения.
В частном случае выполнения изобретения смещение между рядами магнитов равно В/2.
Изобретение поясняется чертежами и графиками фиг. 1 - фиг. 4, где на фиг. 1 изображен продольный разрез синхронного линейного электродвигателя, на фиг. 2 - вид сверху индуктора синхронного линейного электродвигателя, на фиг. 3 - индуктор (ротор) ротационного электродвигателя, на фиг. 4 - графики зависимости силы «магнитного бугра» от перемещения.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Синхронный электродвигатель (фиг. 1) содержит индуктор 1 с постоянными магнитами 2, установленными с полюсным делением τ и образующими переменно-полюсную вдоль движения структуру, явнополюсный якорь 3 с полюсными наконечниками 4 и m-фазной обмоткой 5, расстояние между которыми В, установленный с немагнитным зазором 5 относительно магнитов 2 и возможностью перемещения вдоль переменно-полюсной структуры магнитов 2.
Индуктор синхронного линейного электродвигателя (фиг. 2) содержит первый ряд постоянных магнитов 6 и второй ряд постоянных магнитов 7, установленных со смещением А вдоль движения.
Индуктор (ротор) ротационного электродвигателя (фиг. 3) содержит первый ряд постоянных магнитов 6 и второй ряд постоянных магнитов 7, установленных со смещением А вдоль вращения.
На графике «а» (фиг. 4) показана зависимость силы «магнитного бугра» от перемещения первого ряда магнитов 6, на графике «в» показана зависимость
силы «магнитного бугра» от перемещения второго ряда магнитов 7, на графике «с» показана зависимость результирующей силы «магнитного бугра» от перемещения при смещении между рядами магнитов равным В/2.
Как видно из графиков «а» и «в» фиг. 4 полный период изменения силы «магнитного бугра» при взаимном перемещении индуктора 1 и якоря 3 происходит на расстоянии В, которое соответствует зазору между наконечниками 4 полюсов явнополюсного якоря 3. Это обусловлено краевыми эффектами взаимодействия края постоянного магнита 2 с краем полюсного наконечника 4. При совпадении указанных краев сила «магнитного бугра» равна «0». При возникновении взаимного смещения сила начинает нарастать, затем, при смещении равном В/2, равна «0», т.к. силы притяжения к двум краям взаимно компенсируются, затем, сила меняет знак. Расположение магнитов 2 в два ряда поперек движения, как показано на фиг. 2 и фиг. 3 со смещением А вдоль движения позволяет получить взаимную компенсацию сил «магнитных бугров» за счет противофазности их положения. Максимальная компенсация достигается при смещении В/2, т.к. в этом случае возникает полная противофазность. Однако, полной компенсации сил «магнитных бугров» не возникает, т.к. закон зависимости силы от перемещения, отличен от гармонического.
Устройство работает следующим образом.
При подаче m-фазной системы токов от системы управления на m-фазную обмотку 5 возникает бегущее электромагнитное поле якоря 3. Данное поле, взаимодействуя с неподвижным полем постоянных магнитов 2 индуктора 1 создает силу тяги (момента), направленную вдоль переменно-полюсной структуры индуктора 1. При взаимном перемещении якоря 3 и индуктора 1 сила тяги (момента) более равномерна, т.к. в ней существенно ослаблены составляющие силы от «магнитных бугров», за счет того, что постоянные магниты 2 индуктора 1, расположенные в два ряда, смещены вдоль движения. Максимальное ослабление возникает при смещении равном В/2.
Таким образом, предложенное техническое решение позволит уменьшить уровень статической пульсации силы тяги (момента), так называемых «магнитных бугров», повысить к.п.д., уменьшить вибрацию, за счет повышения равномерности силы тяги (момента) синхронного электродвигателя.
В результате повышается качество управления синхронным электродвигателем, т.к. уменьшаются пульсации скорости движения (частоты вращения). Система управления электродвигателем имеет конечную добротность, т.е. способность к компенсации внешних воздействий, поэтому снижение уровня статической пульсации силы тяги (момента), являющейся возмущающим фактором в контура регулирования, повышает качество отработки управляющего задания.
В соответствии с данным изобретением был изготовлен индуктор (ротор) синхронного электродвигателя с магнитами расположенными в два ряда, причем, с возможностью регулируемого смещения между рядами вдоль вращения. Экспериментально установлено, что указанное смещение магнитов позволяет уменьшить силу «магнитных бугров». Максимальная компенсация возникает при смещении рядов магнитов равном В/2.
Источники информации:
1. CN 1021845444 А, Н02К 16/04, 14.09.2011.