Отличительная особенность синхронных реактивных двигателей (СРД) — отсутствие у них возбуждения со стороны ротора. Основной магнитный поток в этом двигателе создается исключительно за счет МДС обмотки статора. В двух- и в трехфазных СРД эта МДС является вращающейся.
Для выяснения принципа действия СРД обратимся к выражению электромагнитного момента явнополюсной синхронной машины [см. (21.10)], из которого следует, что если отключить обмотку возбуждения (
=0), то основная составляющая момента становится равной нулю и на ротор машины продолжает действовать лишь реактивная составляющая момента [см. (21.12)]
Принцип действия СРД заключается в следующем. При включении обмотки статора в сеть возникает вращающееся магнитное
Рис.23.4. Принцип действия синхронного реактивного двигателя
поле. Как только ось этого поля 
займет положение в пространстве расточки статора, при котором она будет смещена относительно продольной оси невозбужденных полюсов ротора 
на угол 
в сторону вращения (рис. 23.4, а), между полюсами этого поля и выступающими полюсами невозбужденного ротора возникнет реактивная сила магнитного притяжения полюса ротора к полюсу вращающегося поля статора 
смещен относительно продольной оси ротора также на угол 
,поэтому сила 
имеет две составляющие: нормальную 
, направленную по продольной оси ротора, и тангенциальную 
, направленную перпендикулярно продольной оси полюсов ротора. Совокупность тангенциальных составляющих реактивных сил 
на всех полюсах невозбужденного ротора создаст вращающий реактивный момент 
. С ростом механической нагрузки на вал СРД угол 
увеличивается и момент Мр растет. Однако при значении угла 
= 90° реактивный момент Мр = 0. Такая зависимость момента Мр от угла 
является принципиальной для реактивного момента, отличающей его от основной составляющей электромагнитного момента 
синхронного двигателя с возбужденным ротором (см. рис. 22.2, график 1), который при 
= 90° реактивные силы магнитного притяжения 
, действующие на каждый полюс невозбужденного ротора, взаимно уравновешиваются и реактивный момент 
. Максимальноезначение реактивного момента 
наступает при значении угла 
= 45°. Поэтому зависимость реактивного момента Мр от угла 
(23.1)
Графически эта зависимость представлена кривой 2 на рис.22.2. Непременное условие создания реактивного момента Мр - явнополюсная конструкция ротора, так как только в этом случае 
.
Мощность СРД и развиваемый им момент меньше, чем у синхронного двигателя с возбужденными полюсами ротора. Объясняется это тем, что у СРД из-за отсутствия магнитного потока ротора ) ЭДС Е0 = 0, поэтому основная составляющая электромагнитного момента
= 0 [см. (21.11)] и электромагнитный момент СРД определяется лишь реактивной составляющей (
Рис. 23.5. Конструкция роторов синхронного реактивного двигателя
К недостаткам СРД следует также отнести невысокие значения коэффициента мощности и КПД. Объясняется это значительным намагничивающим током статора, так как возбуждение СРД происходит за счет магнитного поля статора.
В СРД применяют асинхронный пуск. Для этого ротор снабжают короткозамкнутой пусковой клеткой. На рис. 23.5, а показами традиционная конструкция ротора СРД, отличающаяся от ротора асинхронного двигателя лишь наличием впадин, обеспечивающих ротору явнополюсную конструкцию. Чем больше эти впадины, тем больше отношение 
, а следовательно, и реактивный момент Мр. Однако с увеличением впадин растет средняя величина воздушного зазора, что ведет к повышению намагничивающего тока статора, а следовательно, к снижению энергетических показателей двигателя — коэффициента мощности и КПД. Кроме того, с увеличением впадин сокращаются размеры пусковой клетки, что ведет к уменьшению асинхронного момента, т. е. к уменьшению пускового момента и момента входа в синхронизм.
Наилучшие результаты дает следующее соотношение размеров ротора:
и 
.
В этом случае удается добиться отношения 
2.
Более совершенна секционированная конструкция ротора СРД, представляющая собой цилиндр, в котором стальные полосы 2 залиты алюминием 1(рис. 23.5
. За счет этого существенно возрастает момент Мртах при сохранении намагничивающего тока на допустимом уровне.На торцах секционированного ротора имеются отлитые из алюминия кольца, замыкающие алюминиевые прослойки ротора, образуя короткозамкнутую пусковую клетку.
Простота конструкции и высокая эксплуатационная надежность обеспечили СРД малой мощности широкое применение и устройствах автоматики для привода самопишущих приборов, и устройствах звуко- и видеозаписи и других установках, требующего строгого постоянства частоты вращения.
studfiles.net
следующая новость > Во владимирском ПАО «НИПТИЭМ» созданы синхронно-реактивные электродвигатели, не имеющие аналогов в России. Большая научно-исследовательская работа, проведенная сотрудниками института, завершилась созданием методики проектирования для таких электрических машин (их еще называют синхронными электродвигателями с анизотропной магнитной проводимостью ротора), а также изготовлением действующих образцов.
Вслед за мировыми лидерами электротехники — компаниями ABB и KSB — НИПТИЭМ, входящий в состав российского электротехнического концерна «Русэлпром», готов приступить к расширению линейки типоразмеров новых двигателей (от пяти уже разработанных до трех десятков возможных) и продолжает совершенствовать их технические характеристики.
Как отметил один из разработчиков, ведущий научный сотрудник ПАО «НИПТИЭМ» Алексей Захаров, интерес к синхронно-реактивным электрическим машинам вызван, прежде всего, их более высокими, чем у классических асинхронных двигателей, показателями — коэффициентом полезного действия, удельной мощностью.
Ротор такой машины не имеет ни обмотки, ни магнитов и выполнен из листов специальной формы, что значительно упрощает конструкцию. Высокая эффективность работы синхронно-реактивного двигателя обусловлена отсутствием в роторе энергетических потерь, которые составляют до 30% от всех потерь энергии в машине. Это, в свою очередь, увеличивает гарантированный срок службы электродвигателя, повышает его эффективность. Высокий КПД позволяет добиться сокращения объема потребляемой энергии, а значит, и снижения стоимости владения. Уменьшение на 20 процентов массы и габаритов двигателя относительно такого же, но асинхронного, соответственно влияет на его цену.
Предшественниками сегодняшней новации являются синхронно-реактивные двигатели, впервые запатентованные в конце XIX — начале XX веков. Вторая волна интереса к таким электрическим машинам поднялась на рубеже нового тысячелетия. НИПТИЭМ начал проводить научные исследования и разработки в этом направлении одним из первых в стране.
Синхронные реактивные двигатели (СРД)
Синхронные реактивные двигатели (СРД) изготавливаются на базе асинхронных электродвигателей, в тех же габаритах и с теми же установочно-присоединительными размерами. По сравнению с асинхронными электродвигателями, СРД имеют более высокий КПД. СРД оснащаются датчиком положения ротора для работы с преобразователем частоты. По требованию заказчика, для возможности прямого пуска от сети, СРД может быть оснащен пусковой обмоткой. СРД могут успешно применяться для механизмов, имеющих вентиляторный тип нагрузки, например, для привода вентиляторов, насосов и компрессоров и т.д., где не требуется высокий пусковой момент.
Обозначение:
СРД ААА / В
СРД – синхронный реактивный двигатель;
ААА — высота оси вращения, мм;
В — число пар полюсов (2р).
Примечание: * — для двигателей с пусковой обмоткой при пуске от сети.
По требованию заказчика могут быть изготовлены СРД габаритов высоты оси вращения от 160 мм до 315 мм включительно с числом пар полюсов 2р= 4, 6 с частотой вращения 3000 мин-1, 1500 мин-1, 1000 мин-1.
Высокая эффективность этих двигателей позволяет изготавливать их на ступень выше по мощности или более высоким КПД по сравнению с асинхронными электродвигателями.
Дополнительную информацию можно получить по телефону +7 (4922) 33-13-37.
www.ruselprom.ru
Cтраница 3
Для обеспечения пускового момента в синхронном реактивном двигателе малой мощности явнополюсный ротор его снабжается пусковой короткозамкнутой обмоткой, помещаемой в пазах полюсных наконечников. На рис. 29.4 представлен четырехполюсный ротор реактивного двигателя с пусковой обмоткой в виде медных стержней, замкнутых накоротко с обоих торцов ротора. Последний выполнен из цилиндрического ротора с короткозамкнутой обмоткой, на поверхности которого для образования явных полюсов вырезаны междуполюсные углубления 1 по числу полюсов. [32]
Принцип действия ШД аналогичен принципу действия синхронного реактивного двигателя с явновыраженными полюсами на статоре и роторе. Конструкция импульсного реактивного микродвигателя приведена на рис. 16.19. С помощью этой схемы рассмотрим работу ШД. [33]
На рис. 11.7 представлены пусковые характеристики синхронного реактивного двигателя, имеющего xd - 2 3 о.е.; xq 0 45 о.е.; x d х ч 0 2 о.е.; Та 40 эл. [35]
При исследовании и расчете асинхронного режима синхронных реактивных двигателей без пусковой обмотки могут быть использованы формулы, полученные в предыдущих параграфах. [36]
На рис. 96 показано схематическое устройство простейшего синхронного реактивного двигателя. Реактивным этот двигатель называется потому, что ротор вращается за счет реакций двух сил магнитного притяжения. Статор / и ротор 2 этого двигателя собраны из штампованных листов электротехнической стали. [38]
Конструктивно двигатели - системы СПТ являются синхронными реактивными двигателями с распределенной обмрткой на статоре. [39]
Самыми распространенными синхронными двигателями малой мощности являются синхронные реактивные двигатели. Статор синхронного реактивного двигателя аналогичен статору асинхронного двигателя; ротор двигателя отличается от короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя наличием впадин - вырезов. Эти впадины на цилиндрической поверх-ности необходимы для работы реактивного РИкция ттоТа Двигателя в синхронном режиме, так как с их реактивного синх - помощью образуются в роторе явно выраженные ронного двигателя полюса. Величина реактивного момента пропорциональна при прочих равных условиях разности магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям машины. Применяются синхронные реактивные двигатели как трехфазные и как конденсаторные однофазные. [40]
Более широко, чем трехфазные, используются однофазные синхронные реактивные двигатели, принцип работы которых такой же; как и трехфазных. [42]
Это приводит к более низкой перегрузочной способности синхронного реактивного двигателя по сравнению с аналогичной характеристикой синхронного двигателя с постоянными магнитами. [44]
По своим характеристикам рассмотренный волновой двигатель является синхронным реактивным двигателем. Действительно, ось деформации гибкого ротора вращается синхронно с осью магнитного поля и частота вращения вала двигателя постоянна и находится в фиксированном соотношении ( 9) с частотой вращения поля статора. Деформированный ротор при этом, как нетрудно заметить, занимает положение, при котором магнитное сопротивление магнитному потоку минимально. Поэтому при появлении рассогласования ( несовпадении) оси поля статора и оси деформации ротора 1 которое наступает, например, при нагружении двигателя внешним моментом сопротивления, ротор двигателя начинает развивать синхронизирующий момент, как у обычного синхронного реактивного двигателя. Этот: момент уравновешивает приложенный внешний момент нагрузки, и двигатель продолжает вращаться со скоростью Пр при наличии некоторого пространственного углового сдвига между осями ротора и поля статора. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Cтраница 2
Как и обычный синхронный реактивный двигатель, СРД-Р имеет на статоре одну Ш - фазную обмотку, питаемую от источника переменного тока. Магнитное поле, возбужденное этой обмоткой, искажается открытыми пазами статора и ротора и может быть представлено в виде гармоник статора и гармоник ротора. К первым относятся обмоточные гармоники, обусловленные НС обмотки и постоянной составляющей магнитной проводимости зазора, и зубцовые гармоники статора, обусловленные НС обмотки и проводимостью пазового слоя статора, ко вторым - зубцовые гармоники ротора, обусловленные НС обмотки и про-врдимостью пазового слоя ротора. [16]
Как и обычный синхронный реактивный двигатель, СРД-Р имеет на статоре одну / и-фазную обмотку, питаемую от источника переменного тока. Магнитное поле, создаваемое этой обмоткой, искажается открытыми пазами статора и ротора и может быть представлено в виде гармоник статора и гармоник ротора. Скорость вращения гармоник статора в пространстве определяется частотой питания двигателя и порядковым номером гармоники. В отличие от них скорость вращения гармоник ротора зависит как от частоты питания, так и от скорости вращения и числа пазов ротора. [18]
Отличительной особенностью синхронных реактивных двигателей ( СРД) всех типов является отсутствие на явнополюсном роторе какой-либо системы возбуждения. Ферромагнитный явнополюс-ный ротор всегда стремится занять по отношению к полю статора положение, соответствующее максимальной магнитной проводимости. [20]
Электроприводы с синхронными реактивными двигателями ( FRRM) требуют датчиков положения ротора, но схемы управления отличаются крайней простотой реализации. На рис. 6.7 приведен один из возможных вариантов функциональной схемы электропривода. Здесь статорные обмотки питаются от шести независимых источников тока, которые могут быть выполнены на транзисторных или тиристорных преобразователях. [22]
Принимающим устройством является синхронный реактивный двигатель, у которого фазы статора соединены в звезду. Ротор выполнен в виде двухполюсного постоянного магнита. [23]
Аналогично можно образовать тихоходный синхронный реактивный двигатель ( СРД) путем увеличения числа пар полюсов обмотки статора, что приводит, естественно, к использованию дробного числа обмоток. Однако при увеличении числа пар полюсов ухудшаются энергетические показатели и, начиная с определяемого для каждого габарита числа полюсов, для дальнейшего снижения скорости вращения ротора целесообразно перейти к использованию синхронных реактивных тихоходных двигателей с электромагнитной редукцией скорости вращения. [24]
По конструктивному исполнению синхронные реактивные двигатели общепромышленного назначения ( СРД) близки к асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, что обусловило их технологичность в производстве, надежность в эксплуатации и малую стоимость по сравнению с другими типами синхронных двигателей. Синхронные реактивные двигатели отличаются от асинхронных лишь конструкцией сердечника ротора. [25]
Трех - и однофазные синхронные реактивные двигатели малой мощности ( от еди ниц до нескольких сотен ватт) применяют в автоматике и телемеханике, в схемах сигнализации, синхронной связи, в киноаппаратуре, бытовых электро - и радиоприборах. [26]
Анализируя вид пусковых характеристик синхронных реактивных двигателей ( рис. 9.7), можно отметить следующее. [28]
Механические выпрямители всех типов вращаются синхронными реактивными двигателями. Двигатели обычно переделаны из нормальных асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
J4 41073
Кдасо 21 0 16
АВТВРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
ОПИСАНИЕ синхронного реактивного двигателя.
К-авторскому свидетельству А. И. Москвитина, заявленному
19 ноября 1933 года (спр. о перв. № 137704).
0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 января 1935 года. (508) Настоящее предложение относится к области синхронных реактивных двигателей, число оборотов которых вдвое больше того, которое соответствует частоте питающего тока. Указанное число оборотов, как известно, достигается применением ротора такой конструкции, которая позволяет изменяться сопротивлению магнитной цепи двигателя от минимума к максимуму. Очевидно, что в этом случае последний должен за полупериод сделать целый оборот с тем, чтобы в момент наступления максимумов потока, отделенных друг от друга полупериодом, имело место минимальное сопротивление.
Изобретение заключается в конструктивной разработке подобного типа двигателя.
На чертеже фиг. 1 и 2 изображают предлагаемый двигатель в двух проекциях, фиг. 3 и 4 — также в двух проекциях видоизменения указанного двигателя.
Двигатель по фиг. и 2 в основном состоит из электромагнита 1 с катуш. кой 2, питаемой переменным током.
В воздушном зазоре этого электромагнита вращается диск 3, одна половина которого состоит из железа, а другая из немагнитного материала. Нижний электромагнит 4 с диском, установленным так же, как диск 3, служит для выравнивания радиальных усилий. Однако двигатель может работать и без них, а также и без немагнитной половины диска 3.
В реактивном двигателе сила втягивания магнитной половины диска не зависит от полярности тока, т. е. направления потока. Если масса диска так рассчитана, что в момент больших значений тока (примерно, за /, периода) диск под действием силы втягивания успевает пройти /, окружности, то вторую половину окружности он проходит по инерции за следующую / периода. Очевидно, r ри 50-периодно токе диск будет вращаться со скоростью 6000 оборотов в минуту, Этот же принцип можно применить и для двухфазного и вообще многофазного тока. Такой двигатель показан на фиг. 3 и 4. Здесь 1, электромагнит питаемый током первой фазы, и 2 — второб фазы двухфазной системы. Диск 3 попрежнему состоит наполовину из железа и наполовину из немагнитного материала.
Вследствие того, что так достигает максимальной величины не одновременно в обеих фазах, а со сдвигом в /4 периода, железная половинка диска втясс иг. 1 стиг 5
1 стиг.2 гивается поочередно то в один электромагнит, тб в другой, и таким образом диск вращается со скоростью 6000 оборотов в минуту при 50-периодном токе.
На рис. 4 показана схема для трехфазного тока. В этом случае катушки 2 и 3 включены таким образом, что их результирующий поток сдвинут на 90 по отношению к поток первой катушки.
Таким образом сис.. ема приводится к предыдущему двухфазному двигателю, и данный трехфазный двигатель вращается со скоростью 6000 об/мин, Очевидно такую конструкцию можно применить к любой многофазной системе.
Конструкцию ротора можно видоизменить таким образом, чтобы он был выполнен целиком из железа, однако на одной половине окружности укрепляется медный виток, или пластина, вследствие чего, благодаря отжимающему действию токов Фуко в этой меду на поток, указанная половина сган)BHTcR кас бы непровод ником магнитного потока.
Предмет изобретения
1. Синхронный реактивный двигатель, сопротивление магнитной и, пи в котором меняется от максимума к минимуму
Эксперт и редактор Д. В. Васильев за полоборота ротора, отлйчающийся тем, что ротор выполнен в виде диска или цилиндра, состоящего по своей окружности из двух частей, магнитной и немагнитной, и охватываемого в части меньшей половины окружно ти полюсными выступами статора.
2. Форма выполнения двигателя по п. 1, отлйчающаяся тем, что ротор выполнен, с целью выравнивания радиаль- ных усилий, в виде двух насаженных на общий вал дисков или цилиндров, охватываемых полюсными выступами двух отдельных статоров.
3. Видоизменение двигателя по п. 1, отличающееся тем, что ротор охватывается с двух сторон полюсными выступами двух статоров, обмотки которых питаются токами, сдвинутыми друг относительно друга на четверть периода.
4. Форма вы пол: ения двигателя по п. 3 для раооты от трехфазной сети, отличающаяся тем, что один из двух статоров снабжен одной обмоткой, пита мой от одной фазы трехфазной сети, а другой статор несет две обмотки, включенные в две другие фаз,i указан. ной сети так, чтобы потоки, создаваемые сбоимч статорами, были сдвинуты во времени на четверть периода. кп. „Промполиг аф". Тамбовская, 12.:. ак. )4)4
www.findpatent.ru
Cтраница 4
На основании приведенных соображений на рис. 17 - 20 построена упрощенная векторная диаграмма реактивного синхронного двигателя. [47]
В настоящее время в системах приводов переменного тока наиболее-широкое распространение получили синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением по одной оси я реактивные синхронные двигатели, выгодно отличающиеся от двигателей с электромагнитным возбуждением более простой конструкцией и лучшими угловыми характеристиками. Применение синхронных двигателей с постоянными магнитами ограничено трудностями осуществления их пуска. Гистерезисные синхронные двигатели применяются в основном в маломощных приводах мощностью до 200 вт. [48]
Относительное расположение пазовых токов статора, полюсов ротора, магнитного поля в воздушном зазоре и в активной стали статора и ротора реактивного синхронного двигателя схематически показано на рис. П-3 ( величина угла ао между осями полюса ротора и впереди идущего магнитного полюса статорных токов для наглядности значительно преувеличена, в действительности для компенсатора, вращающегося без возбуждения, она менее 1 эл. Как видно из схемы, линии магнитного поля растянуты и перекошены. Это обстоятельство, как известно, является внешним признаком появления механических усилий между частями магнитопровода, в данном случае между статором и ротором. [49]
В некоторых физических приборах, звуковом кино, телемеханических установках и других устройствах, там, где требуется постоянная скорость вращения, нашли себе применение маломощные ( порядка нескольких десятков или сотен ватт) реактивные синхронные двигатели. На статоре этих двигателе; располагается обмотка переменного тока, создающая вращающееся магнитное поле. [51]
Электромагнитный момент реактивного синхронного двигателя может быть определен по общей формуле (9.266) для синхронной машины при работе с током возбуждения, равным нулю. [53]
На вал небольшого двухполюсного реактивного синхронного двигателя, питаемого напряжением той же частоты, что и испытываемая машина, насаживается зачерненный диск с прорезью, через которую рассматривается вращающаяся часть машины. [54]
Учитывая все особенности реактивных синхронных двигателей, применять их в приводах - средней, а тем более большой мощности экономически нецелесообразно. Обычно эти двигатели изготовляются на небольшие мощности ( десятки ватт) и применяются в автоматике. [55]
Достоинство реактивных синхронных двигателей состоит в том, что они просты по конструкции, надежны в работе ( отсутствие скользящих контактов) и удобны в эксплуатации, так как для их включения не требуется постоянного напряжения. В то же время реактивные синхронные двигатели обладают важным свойством синхронных машин - их ротор вращается с постоянной скоростью, независимо от нагрузки на валу. [56]
Синхронный двигатель с явнополюсным ротором и без обмотки возбуждения называют реактивным. В результате возникновения вихревых токов в теле ротора и его способности легко перемагничиваться реактивный синхронный двигатель разгоняется и входит в синхронизм автоматически после включения статорных обмоток в сеть. [57]
При достижении ротором асинхронной скорости он благодаря реактивному моменту втягивается в синхронизм. В рабочем режиме ротор вращается, синхронно с вращающимся магнитным полем ( как в реактивном синхронном двигателе), поэтому повышенная частота переменного тока остается постоянной. [59]
В качестве синхронных гироскопических двигателей, как правило, используются гистерезисные двигатели. Это объясняется их хорошими пусковыми свойствами и легкостью входа в синхронизм. Синхронные двигатели с постоянными магнитами и реактивные синхронные двигатели для пуска имеют беличью клетку и в пусковом режиме работают как асинхронные двигатели. При достижении скорости, соответствующей некоторому скольжению, зависящему от момента нагрузки, ротор втягивается в синхронизм за счет воздействия на него синхронного момента, однако ввиду большого момента инерции маховика гиродвигателя процесс втягивания в синхронизм чрезвычайно затруднен. В гистере-зисном двигателе ( см. § 4 - 4) момент, приложенный к ротору двигателя, не зависит от скорости и остается постоянным вплоть до достижения синхронной скорости. Fm, магнитным потоком Ф и гистерезисным углом е, После входа в синхронизм двигатель превращается в недовоз-бужденный синхронный двигатель с постоянными магнитами. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовом электроприводе. Синхронный реактивный электродвигатель содержит статор с многофазной обмоткой и ротор. Ротор выполнен из расположенных вдоль оси двигателя ферромагнитных пакетов (2), межпакетных промежутков (4), отделяющих пакеты один от другого, причем, по крайней мере, в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси, размещен постоянный магнит (5), при этом ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов (3). Технический результат, достигаемый при использовании предложенного электродвигателя, состоит в улучшении его энергетических (КПД, cosφ) и массогабаритных показателей. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовом электроприводе.
Известен синхронный реактивный электродвигатель (авторское свидетельство СССР № 1515272, кл. Н02K 19/06), содержащий статор с многофазной обмоткой и ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя ферромагнитных пакетов с прорезями. Пакеты отделены друг от друга слоями немагнитного материала.
Недостатком этого синхронного реактивного электродвигателя являются низкие энергетические характеристики, вследствие невысокого отношения магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям, обусловленного тем, что применяемые для повышения магнитного сопротивления по поперечной оси прорези в ферромагнитных пакетах несущественно ослабляют поперечный магнитный поток машины.
Наиболее близким к изобретению является синхронный реактивный электродвигатель (авторское свидетельство СССР № 1676016, кл. Н02K 19/06), являющийся прототипом и содержащий статор с многофазной обмоткой и ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя и отделенных друг от друга слоями немагнитного материала ферромагнитных пакетов с прорезями. В прорезях ферромагнитных пакетов размещены радиально намагниченные постоянные магниты с чередующейся полярностью. Постоянные магниты создают магнитный поток, направленный навстречу поперечному магнитному потоку статора, и, уменьшая его величину, снижают результирующее потокосцепление по поперечной оси.
Однако известный электродвигатель обладает недостаточно высокими энергетическими характеристиками (КПД, cosφ), поскольку при размещении постоянных магнитов лишь в прорезях ферромагнитных пакетов компенсация поперечного потока недостаточно эффективна, так как сохраняются пути замыкания поперечного потока через участки ферромагнитных пакетов ротора за пределами прорезей.
Кроме того, наличие достаточно больших прорезей и установка в них постоянных магнитов требует удлинения ферромагнитных пакетов в осевом направлении, превышающего активную длину двигателя, с целью сохранения на высоком уровне проводимости по продольной оси ротора, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей двигателя.
Задачей изобретения является создание синхронного реактивного электродвигателя (СРД) с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.
Это достигается тем, что в синхронном реактивном электродвигателе, содержащем статор с многофазной обмоткой, ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя, отделенных друг от друга ферромагнитных пакетов, а также постоянные магниты, по крайней мере, в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси ротора, размещен постоянный магнит, при этом ось намагничивания этого магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов.
На фиг.1 представлен поперечный разрез заявляемого синхронного реактивного электродвигателя, содержащего статор 1 с многофазной обмоткой и, в качестве примера, двухполюсный ротор, на фиг.2 показаны пути замыкания поперечного потока статора и направление намагничивания постоянного магнита, размещенного в промежутке между ферромагнитными пакетами, на фиг.3 - пространственное распределение поперечного магнитного потока Фq статора, потока компенсации
Фкомп , обусловленного постоянным магнитом, и результирующего потока по поперечной оси 
.
Ротор синхронного реактивного электродвигателя содержит расположенные вдоль оси двигателя ферромагнитные пакеты 2, межпакетные промежутки 4, отделяющие пакеты один от другого, и промежуток между ферромагнитными пакетами 3, в котором помещен постоянный магнит 5. Ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов 3.
Синхронный реактивный электродвигатель работает следующим образом. Многофазная обмотка на статоре создает в зазоре машины бегущее с синхронной скоростью магнитное поле. За счет магнитной несимметрии ротора (проводимости по продольной и поперечной осям Gd и Gq не равны) возникает электромагнитный момент, приводящий его во вращение.
Величины максимального электромагнитного момента СРД и максимального коэффициента мощности (в пренебрежении резистивным сопротивлением обмотки статора) определяются соотношениями:
в которых Xd и Xq - индуктивные сопротивления СРД по продольной и поперечной осям ротора. Так как Xd и Xq пропорциональны магнитным проводимостям Gd и Gq вдоль осей d и q ротора, электромагнитный момент и энергетические показатели СРД тем выше, чем больше отношение Gd/Gq.
Размещение в межпакетных промежутках в окрестностях продольной оси постоянных магнитов предназначено для компенсации поперечного потока Фq статора (и, как следствие, уменьшения проводимости по поперечной оси Gq при сохранении проводимости по продольной оси на высоком уровне). При синусоидальном распределении магнитного потока максимум поперечного потока имеет место в сечении машины, совпадающем с продольной осью. В связи с этим наибольший эффект достигается при размещении постоянных магнитов между ферромагнитными пакетами вблизи продольной оси ротора (в районе наибольшей концентрации поперечного магнитного потока).
Постоянный магнит 5 заполняет весь промежуток в окрестности оси d между ферромагнитными пакетами 3, что предопределяет компенсацию поперечного потока статора по всей площади прилегающих пакетов (фиг.2).
В предлагаемом синхронном реактивном электродвигателе при сохранении проводимости по продольной оси на уровне прототипа, компенсация магнитного потока Фq и, соответственно, уменьшение величины проводимости по поперечной оси Gq осуществляется в большей степени, чем в прототипе. Следствием этого является увеличение электромагнитного момента и улучшение энергетических характеристик (КПД, cosφ) заявляемого электродвигателя за счет существенного увеличения отношения Gd/Gq.
Размещение постоянного магнита между ферромагнитными пакетами наряду с повышенной эффективностью компенсации поперечного потока приводит к улучшению массогабаритных показателей электродвигателя, поскольку в ферромагнитных пакетах отсутствуют прорези для размещения в них постоянных магнитов (как это имеет место в прототипе) и, соответственно, не требуется удлинения пакетов с целью сохранения проводимости Gd по продольной оси ротора на высоком уровне.
Кроме того, поскольку компенсируемый поперечный магнитный поток имеет относительно небольшую величину, в предлагаемом синхронном реактивном электродвигателе могут быть использованы сравнительно недорогие постоянные магниты с низким уровнем остаточной магнитной индукции (например, феррит-бариевые).
Синхронный реактивный электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой, ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси машины, отделенных друг от друга ферромагнитных пакетов, а также постоянные магниты, отличающийся тем, что, по крайней мере в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси, размещен постоянный магнит, при этом ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов.
www.findpatent.ru
