Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ(71) Заявитель Олешкевич Марк Михайлович(72) Авторы Олешкевич Марк Михайлович Олешкевич Вячеслав Маркович Макоско Юрий Валерьевич(73) Патентообладатель Олешкевич Марк Михайлович(57) 1. Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая статор с обмоткой и ротор с полюсами, включающий одну или несколько пар одинаковых аксиальных пакетов, отличающаяся тем, что полюса пакетов пары сдвинуты друг относительно друга на 1/5 или 1/7 часть полюсного деления. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что число пар пакетов, по меньшей мере, равно двум, причем пары пакетов сдвинуты друг относительно друга на 1/7 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/5 часть полюсного деления или на 1/5 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/7 часть полюсного деления. Фиг. 1 Изобретение относится к области электротехники, а именно к разделу синхронных машин с постоянными магнитами и может быть использовано в качестве ветро- и гидрогенераторов. Известен ротор электрической машины с постоянными магнитами 1. Ротор содержит чередующиеся по окружности полюса и постоянные магниты. Он выполнен из двух оди 10776 1 2008.06.30 наковых аксиальных пакетов, сдвинутых относительно друг друга на 180, разделенных немагнитной прокладкой. Магниты намагничены радиально в противоположном направлении. Недостаток этой конструкции связан с низкой эффективностью использования постоянных магнитов. Немагнитная вставка ротора создает значительное сопротивление прохождению магнитного потока постоянных магнитов, поэтому возможности постоянных магнитов используются плохо. Это ограничивает применение ротора электрическими машинами малой мощности. Известна синхронная электрическая машина с постоянными магнитами 2 - прототип,содержащая статор с обмоткой и ротор с полюсами, состоящий из одной пары или нескольких одинаковых аксиальных пакетов. Полюса пакетов ротора сдвинуты друг относительно друга на некоторый угол, равный ширине полюса, деленной на количество пакетов. Недостаток этой конструкции связан с несинусоидальной формой кривых электродвижущей силы (ЭДС) и магнитного потока, большими потерями от высших гармоник ЭДС и поля, низким коэффициентом полезного действия. Задачами, решаемыми изобретением, являются улучшение характеристик и повышение КПД синхронной электрической машины с постоянными магнитами. Поставленные задачи решаются тем, что в синхронной электрической машине с постоянными магнитами, содержащей статор с обмоткой и ротор с полюсами, состоящий из одной пары или нескольких одинаковых аксиальных пакетов, полюса пары пакетов сдвинуты друг относительно друга на 1/5 или 1/7 часть полюсного деления. Число пар аксиальных пакетов ротора, по меньшей мере, равно двум, и они сдвинуты друг относительно друга на 1/7 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/5 часть полюсного деления и на 1/5 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/7 часть полюсного деления. При вращении ротора, магнитные потоки полюсов пакетов наводят в каждом проводнике обмотки статора ЭДС, которые сдвинуты друг относительно друга для каждой пары пакетов на угол 1, для пары пар пакетов - на угол 2 электрических градусов. При сдвиге полюсов пакетов пары друг относительно друга на 1/5 часть полюсного деления, ЭДС основной и высших, 5-й и 7-й, гармоник от потоков полюсов пары пакетов составят 1 180121210,951 ,5 21 18052 550, 5 21 18072 772 70,588 , 5 2 где Е, Е 5, Е 7 - основная, 5-я и 7-я гармоники ЭДС, наводимые в обмотке потоком полюсов одного пакета. При сдвиге пакетов пары на 1/7 часть полюсного деления, ЭДС основной и высших,5-й и 7-й, гармоник составят 1 180121210,975 ,7 21 18052 552 50,433 , 7 21 18072 770.7 2 Так можно уничтожить 5-ю или 7-ю гармоники ЭДС. 2 10776 1 2008.06.30 При сдвиге полюсов пакетов пары друг относительно друга на 1/5 часть полюсного деления и сдвиге двух пар пакетов друг относительно друга на 1/7 часть полюсного деления, а также при сдвиге полюсов пакетов на 1/7 часть и двух пар пакетов на 1/5 часть полюсного деления, ЭДС основной, 5-й и 7-й гармоник составят 1 1801 18040,927 ,4 1 5 27 2 Так можно уничтожить 5-ю и 7-ю гармоники ЭДС. Выполнение синхронной электрической машины с постоянными магнитами, содержащей статор с обмоткой и ротор с полюсами, состоящий из одной пары или нескольких пар одинаковых аксиальных пакетов с полюсами пары пакетов, сдвинутыми друг относительно друга на 1/5 или 1/7 часть полюсного деления, а также с числом пар пакетов, равным двум и сдвинутых друг относительно друга на 1/7 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/5 часть полюсного деления и на 1/5 часть полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/7 часть полюсного деления обеспечивает полное подавление 5-й и 7-й гармоник ЭДС, ослабление других ближайших высших гармоник (11-й и 13-й) и приводит к уменьшению электрических потерь от высших гармоник и повышению КПД. Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами может найти применение в качестве низкоскоростных многополюсных синхронных генераторов ветроэнергетических установок, поскольку обеспечивает синусоидальную форму кривых ЭДС при простой конструкции обмотки статора. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана синхронная машина с постоянными магнитами, содержащая одну пару пакетов - поперечный разрез (развертка) фиг. 2 - синхронная электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая одну пару пакетов - продольный разрез (развертка) на фиг. 3 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип действия синхронной машины с постоянными магнитами, содержащей одну пару пакетов на фиг. 4 показана синхронная машина с постоянными магнитами, содержащая две пары пакетов - поперечный разрез (развертка) на фиг. 5 показана синхронная машина с постоянными магнитами, содержащая две пары пакетов - продольный разрез (развертка) на фиг. 6 показана векторная диаграмма синхронной машины с постоянными магнитами, содержащей две пары пакетов ротора. Синхронная электрическая машина с постоянными магнитами состоит из статора 1 с обмоткой 2 и ротора 3 с полюсами пакетов 4-4 с и постоянными магнитами 5-5 с. Полюса 4-4 с установлены на немагнитном ободе ротора. Направление намагниченности постоянных магнитов и путь магнитного потока машины показаны стрелками. Полюса каждой пары пакетов сдвинуты друг относительно друга на угол 1 электрических градусов, равный 1/5 или 1/7 части полюсного деления. Пары пар пакетов сдвинуты друг относительно друга на угол 2 электрических градусов, равный 1/7 части полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/5 часть полюсного деления и 1/5 части полюсного деления при сдвиге полюсов пакетов пары на 1/7 часть полюсного деления. Е, ЕА, ЕВ, ЕС - ЭДС обмотки 2 статора, создаваемые магнитными потоками полюсов пакетов. Ер - ЭДС обмотки 2 статора, создаваемая потоками полюсов пары пакетов. Ерр - результирующая ЭДС обмотки статора, создаваемая магнитными потоками пары пакетов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4