Бесконтактная синхронная машина торцового типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

289793

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.11.1967 (№ 1136137/24-7) М. Кл. Н 02k 1/14 с присоединением заявок ¹ 1136138/24-7, 1198211/24-7 и 1198212/24-7

Приоритет по пп. 4 — 8 20.XI.1967

Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.313.32:621.313.

392 (088.8) Опубликовано 22.VI.197i2. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 9.Х.1972

Авторы изобретения

А. И. Мурыгин и H. Ф. Кузнецов

Заявитель

I — Ф

БЕСКОНТАКТНАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА

ТОРЦОВОГО ТИПА

Известны бесконтактные синхронные машины торцового типа с возбуждением от неподвижной кольцевой обмотки, содержащие статор с двумя шихтованными сердечниками и ротор с двумя группами полюсов разной полярности, скрепленными между собой немагнитным материалом, у которых одна из полюсов групп является общей для обоих статорных сердечников. Известные конструкции торцовых машин обладают повышенным межполюсным рассеянием магнитного потока, что приводит к увеличению веса и габаритов и повышенному расходу активных материалов.

Целью изобретения является улучшение использования активных материалов машины и уменьшение веса и габаритов конструкции.

Согласно изобретению полюсная группа, общая для обоих статорных сердечников, выполнена в виде магниторазобщенных полюсов.

При этом магниторазобщенные полюса на обеих сторонах ротора, чередуясь с полюсами другой полярности, могут образовывать две пер еменнополюсные системы или с одной стороны переменнополюсную, а с другой систему полюсов одноименной полярности.

Сердечник статора, взаимодействующий с одноименнополюсной системой, может быть цилиндрическим. Магниторазобщенные полюса выполняются с вырезами на стороне, обращенной к полюсам другой полярности, для уменьшения межполюсного рассеяния, а могут выполняться в виде отдельных когтей. Для скрепления магншторазобщснных полюсов с группой полюсов другой полярности используются немагнитные вставки.

С целью снижения потерь от вихревых токов полюса могут быть снабжены шпхтованными полюснымп наконечниками, укрепленными на пх поверхности.

10 На фиг. 1 — 10 изображены различные варианты конструкций предлагаемой машины.

На фиг. 1 изображена электрическая машина с двусторонним пндуктором 1. Путь основного мапштного потока обозначен пунктир15 ной лшшсй. Магнитный поток машины замыкается черсз торцовыс сердечники якорей 2 и 8, системы радиальных полюсов-звездочек

4 п аксиальныс магниторазобщенпые (не имеющие существснной мапштной связи)

20 призматические полюса 5, ферромагнитные кольца 6, неподвижный сердечник 7 пндуктора и воздушные зазоры.

Магнитный поток машины создается кольцевой, охватывающей сердечник пндуктора

25 катушкой возбуждения 8, которая расположена a i o bqeaost паз cepze Itint a /. Якори 2 и

8 машины представляют собой ферромагнитные сердечники, в пазах которых расположены обмотки.

30 Полюсная система машины в разрезе пред289793 сзавлсна на фиг, 2, где схематически изображена одна из двух систем радиальных полюсов-звездочек 4 и аксиальные полюса 5, расположенные между полюсами-звездочками и взаимодействующие с обоими якорями машины. Системы полюсов-звездочек 4 аксиально разнесены друг от друга, причем величина разделяющего пх промежутка определяется уровнем межполюсного рассеяния. Чередование полюсов-звездочек и аксиальных призматических полюсов создает в обмотках якорей поток, переменный по величине и направлению.

Полюсная система конструктивно может быть объединена, например, с помощью немагнитной заливки 9, которая одновременно может использоваться в качестве пусковой или успокоительной клетки, а также для образования радиальных вентиляционных каналов.

На фиг, 3 представлена электрическая машина с катушкой возбуждения 8, расположенной снаружи полюсной системы машины с магниторазобщенными полюса и 5. При этом ротор может быть выполнен с двусторонней установкой на опорах, что в ряде случаев упрощает сборку машины.

Одна из возможных форм выполнения магниторазобщенных полюсов 5 машины, представленная на фиг. 1, близкая к призматической, является наиболее простой в изготовлении. Вместе с тем в ряде случаев для уменьшения потока межполюсного рассеяния целесообразно прибегать к другим конструктивным разновидностям магниторазобщенных полюсов.

На фиг. 4 представлен отдельный магниторазобщенный полюс с фигурными вырезами.

Вырез трапецеидальной формы в полюсе выполнен со стороны, обращенной к скошенной грани полюсов-звездочек. Вырезы могут быть сделаны и с боковых сторон полюса, а также могут иметь другие формы, например форму пространства, которое ограничено плоскостью, проходящей через часть овала, эллипса или другой геометрической фигу ры. Практически применяются также вырезы, выполненные как со стороны скошенной грани, так и с боковых сторон.

На фиг. 5 представлен вариант альтернативно — пульсационной машины, где путь основного магнитного потока изображен пунктирной линией.

Магнитный поток машины, создаваемый катушкой возбуждения 8 в сердечнике индуктора 10, одновременно выполняющем роль кольцевой межполюсной перемычки радиальных полюсов-звездочек 4, замыкается затем через сердечник основного якоря 2, аксиальные полюса 5, сердечник дополнительного якоря 11 ферромагнитный щит 12 и воздушные зазоры. Магнитный поток имеет переменное направление относительно обмотки основного якоря и создает пульсирующий поток постоянного направления в обмотке дополнительно5

15 го

Зо

4 го якоря. Полюсная система машины образована радиальными полюсами-звездочками 4 и расположенными между ними аксиальными призматическими полюсами 5.

Радиальные полюса-звездочки служат для ввода магнитного потока в расточку торцового якоря 2, а аксиальные полюса замыкают магнитную цепь между основанием и дополнительными якорями. Конструктивно полюсная система может быть объединена, например, с помощью немагнитной заливки 9, которая одновременно может использоваться в качестве пусковой или демпферной клетки.

Устройство дополнительного якоря 11 принципиально не отличается от устройства основного якоря 2, представляющего собой ферромагнитный сердечник с радиальными пазами и расположенной в них одно- или многофазной обмоткой.

В некоторых случаях, например для увеличения пространства, занимаемого внутренними лобовыми частями обмотки дополнительного якоря, в машинах небольшой мощности, целесообразно катушку вобуждения 8 машины и сердечник индуктора 10 размещать с внутренней стороны дополнительного якоря.

На фиг. 6 представлена разновидность машины с торцовым дополнительным якорем

11, имеющим диаметр, отличный от диаметра основного якоря 2. Устройство основного якоря принципиально не отличается от устройства дополнительного якоря. Разобщенные полюса 5 такой машины имеют радиальные и аксиальные участки, т. е. выполнены в виде отдельных когтей.

На фиг. 7 представлена разновидность машины с радиально-аксиальными разобщенными полюсами 5 и цилиндрическим дополнительным якорем 12. Цилиндрический якорь 12 выполнен, как обычно, из листов набранной по ширине электротехнической стали и имеет штампованные пазы, в которых расположена обмотка дополнительного якоря И. Между якорем и ротором размещаются лобовые части обмотки дополнительного якоря. При этом освобождается наибольший возможный объем для размещения обмотки возбуждения 8, что в некоторых случаях максимально уменьшает осевые размеры машины.

На фиг. 8 дан поперечный разрез полюсной системы машины, с разъемным креплением разобщенных полюсов 5 к радиальным 4.

Разобщенные полюса машины крепятся к немагнитной вставке 14 с помощью сварного шва 15. Немагнитные вставки (спицы) вставляются в вырезы 1б сердечника звездочки 4.

Механическая прочность такого крепления может усиливаться с помощью немагнитного бандажа 17 в вариантах с торцовым дополнительным якорем, что в случае необходимости снижает также потери на трение ротора о воздух. Такая конструкция рациональна при небольших окружных скоростях, так как позволяет снизить вес ротора. Для снижения потерь на поверхностях полюсов и получения

289793 магнитного поля произвольной формы (последнее достигается профилированием активной поверхности полюса) в предлагаемой машине может использоваться специальный шихтованный полюсный наконечник.

На фиг. 9 представлена конструкция шихтованного наконечника 18, обеспечивающая его надежное скрепление с полюсом машины.

Полюс машины выполнен с направляющими канавками 19, касательными к направлению вращения центра полюса машины. Листы наконечника 18 выполнены с замковыми выступами 20. Ввиду того, что при таком креплении деформации на срез противостоит значительное сечение по высоте полюса, обеспечивается более высокая надежность по сравнению с обычным креплением полюсных наконечников явнополюсных синхронных машин, имеющих цилиндрическую рабочую поверхность наконечника. В направлении канавок листы могут быть скреплены крайними листами с помощью болтов.

Полюсную систему предлагаемой машины целесообразно использовать для обеспечения самовентилирования машины. Послсднее осуществляется путем перемешивания хладагента непосредственно полюсами при их разъемном креплении на валу и с помощью радиальных вентиляционных каналов.

На фиг. 10 показаны радиальные вснтиляционные каналы 21, выполненные на роторе, объединенном монолитной заливкой или сваркой, в пространстве между полюсами.

Дополнительный якорь может выполняться в виде шихтованного железного сердечника чорцового или цилиндрического типа без обмотки.

Предмет изобретения

1. Бесконтактная синхронная машина торцового типа, возбуждаемая от неподвижной кольцевой обмотки, содержащая статор с двумя шнхтованнымп сердечниками и ротор с полюсш гмн группами различной полярности, скрепленными немагнитным материалом, одна из которых взаимодействует с обонмп сердечниками статора, отличаю цаяся тем, что, с целью улучшения использования активных материалов, снижения габаритов и веса, полюсная группа, общая для обоих статорных сердечников, выполнена в виде магниторазобщенных полюсов.

2. Синхронная машина по п. 1, отличаюи1аяся тем, что на обеих сторонах ротора магниторазобщениые полюса чередуются с

15 полюсами другой полярности, образуя две переменнополюсные системы.

3. Синхронная машина по п. 1, отличающаяся тем, что указанные полюса на одной стороне ротора чередуются с полюсами другой

20 группы, образуя перемсннополюсную систему, а на другой образуют систему полюсов одноименной полярности.

4. Синхронная машина по п. 1 и п. 3, отличающаяся тем, что сердечник статора, взаи25 модействующий с системой полюсов одноименнной полярности, выполнен цилиндрическим.

5. Синхронная машина по пп. 1 — 3, отличаюи аяся тем, что магпиторазобщенныс по30 люса выполнены с вырезами на стороне, обращенной к полюсам другой группы.

6. Синхронная машина по пп. 1 — 4, отличаюи аяся тем, что магниторазобщенные полюса выполнены в виде отдельных когтей.

35 7. Синхронная машина по пп. 1 — 6, отличаюи1аяся тем, что магниторазобщенные полюса скреплены с другой группой полюсов посредством немагннтных вставок, имеющих соединение по типу ласточкина хвоста.

40 8. Синхронная машина по пп. 1 — 7, отличаюи1аяся тем, что полюса снабжены шихтованнымп полюсными наконечниками.

289793

9 иг.5

Фиг.8

21.

Фиг 70

Составитель В. Ратайко

Техред T. Ускова

Редактор Jl. Бердник

Корректор T. Бабакина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 367&/1 Изд. № 1062 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5