Патент на изобретение №2356155

(54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к синхронным электродвигателям с постоянными магнитами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и электромеханических системах. Предлагаемый синхронный электродвигатель содержит корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал. При этом согласно данному изобретению в электродвигатель введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам. Технический результат – улучшение массогабаритных показателей и динамических характеристик синхронных двигателей. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным электродвигателям с постоянными магнитами, и может быть использовано в промышленных, транспортных и приборных электромеханических системах.

Известен синхронный реактивный двигатель, содержащий корпус, вал, статор с числом полюсов 2р=4, в пазах которого размещена трехфазная обмотка, и ротор с четырьмя большими зубцами (Ф.М.Юферов “Электрические машины автоматических устройств”. Москва, “Высшая школа”, 1988 г.) – [1].

Недостатком таких двигателей являются низкие массогабаритные показатели.

Наиболее близким к заявленному электродвигателю по составу и функциональным признакам является синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения и вал (заявка 2006142111 от 2.11.2006 с решением о выдаче патента от 22.08.2007 на изобретение «Синхронный электродвигатель») – [2].

Недостатком данного электродвигателя являются низкие массогабаритные показатели и плохие динамические характеристики.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении массогабаритных показателей и динамических характеристик синхронных электродвигателей.

Технический результат достигается тем, что в синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал, введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, при этом зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, причем зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.

Сущность заявленного изобретения поясняется на фиг.1-4, где

фиг.1 – поперечное сечение синхронного электродвигателя;

фиг.2 – продольное сечение синхронного электродвигателя;

фиг.3 – магнитная индукция в рабочем зазоре;

фиг.4 – ферромагнитные элементы статора и ротора.

Здесь: 1 – спинка статора, 2 – корпус, 3 – зубцово-пазовая зона, 4 – трехфазная обмотка, 5 – полые цилиндры статора, 6 – полые цилиндры ротора, 7 – постоянные магниты, 8 – полюсные наконечники, 9 – вал, 10, 11 – немагнитные диски.

Синхронный двигатель имеет шихтованный магнитопровод со спинкой статора 1, крепящийся к корпусу 2 и имеющий зубцово-пазовую зону 3, где уложена трехфазная обмотка 4. Полые цилиндры статора 5 и ротора 6 имеют чередующиеся полосы из ферромагнитного и немагнитного материалов, расположенные параллельно оси вращения и закрепленные немагнитными элементами 10 и 11 на корпус и вал 9 соответственно. Имеются четыре постоянных высококоэрцитивных магнита 7, намагниченных тангенциально. На них опираются полюсные наконечники 8 в виде секторов. Магниты 7 и полюсные наконечники 8 закреплены на статоре и неподвижны.

Число полюсов обмотки двигателя вдвое превышает число полюсов, созданных постоянными магнитами на полюсных наконечниках. На фиг.1 показан случай, когда обмотка статора создает магнитное поле, имеющее 8 полюсов, а постоянные магниты создают 4 полюса, обращенные к рабочему зазору.

На цилиндрических поверхностях полюсных наконечников 8, обращенных к рабочему зазору, имеются малые зубцы, причем зубцы на соседних наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления. Ширина зубцов и пазов одинаковая. На поверхности зубцово-пазовой зоны 3, обращенной к рабочему зазору, имеются зубцы, повторяющие угловое положение зубцов полюсных наконечников и ферромагнитных элементов полого цилиндра 5.

Полые цилиндры 6 ротора имеют чередующиеся элементы из ферромагнитного и немагнитного материалов, причем ферромагнитные элементы имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.

Электродвигатель работает следующим образом. Постоянные магниты создают в рабочих зазорах магнитную индукцию, постоянную под каждым полюсным наконечником. При подаче на обмотку статора трехфазной системы напряжений возникает вращающееся магнитное поле, по форме близкое к синусоидальному, которое накладывается на поле постоянных магнитов (фиг.3). В одних местах магнитная индукция возрастает по модулю, в других – убывает. В зонах, где магнитная индукция больше созданной постоянными магнитами, ферромагнитные элементы полых цилиндров 3 устанавливаются по радиусу с зубцами и элементами статора (фиг.4). В результате полые цилиндры ротора вращаются.

Благодаря введению внутреннего статора с постоянными магнитами полюсными наконечниками получен синхронный электродвигатель с улучшенными массогабаритными и динамическими характеристиками.

Формула изобретения

Синхронный электродвигатель, содержащий корпус, пакет статора с зубцами и с многофазной обмоткой, чередующиеся коаксиальные полые цилиндры ротора и статора, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов, расположенных вдоль оси вращения, и вал, отличающийся тем, что введен внутренний статор, имеющий постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно и расположенные радиально между полюсными наконечниками, имеющими зубцы на внешних цилиндрических поверхностях, при этом зубцы на соседних полюсных наконечниках сдвинуты на половину зубцового деления относительно друг друга, а ширина зубцов и пазов одинаковая, причем зубцы статора и ферромагнитные элементы полых цилиндров статора повторяют угловое положение зубцов полюсных наконечников, а ферромагнитные элементы полых цилиндров ротора, которые механически связаны с валом, имеют ту же угловую ширину, что и зубцы статора, но расположены они равномерно по всем цилиндрам.

РИСУНКИ