PL207672B1 - Dwubiegowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwubiegowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi o dwóch prędkościach obrotowych, regulowanych zmianą połączenia uzwojenia stojana o stosunku liczby par biegunów 2:3, który w wirniku ma umieszczone magnesy trwałe, przeznaczony do napędu urządzeń przemysłowych a zwłaszcza pomp, wentylatorów, suwnic, wirówek oraz przenośników taśmowych.

Z publikacji Vlado Ostovica: Pole-Changing Permanent-Magnet Machines, IEEE Transactions on Industry Applications, 2002 vol. 38, no 6, znany jest dwubiegowy silnik synchroniczny o zmienianych liczbach biegunów pola magnetycznego w szczelinie powietrznej przełączeniem uzwojenia stojana z magnesami trwałymi umieszczonymi w wirniku. Wirnik tego silnika ma kształt cylindryczny bez żłobkowania i uzwojenia. Magnesy trwałe usytuowane są promieniowo równomiernie na obwodzie wirnika. Każda zmiana prędkości obrotowej silnika musi być poprzedzona przemagnesowaniem wirnika by jego liczba biegunów była taka sama jak liczba biegunów pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenie stojana. Z silnikiem musi współpracować dodatkowe źródło prądu stałego (magnesujące) wytwarzające prąd elektryczny o dużej wartości. Ze względu na przemagnesowanie magnesów nie można zastosować nowoczesnych materiałów magnetycznych o dużej koercji, co zmniejsza moc uzyskiwaną z jednostki masy silnika.

Istota wynalazku polega na tym, że na obwodzie wirnika, na każdej podziałce biegunowej, wykonana jest nieparzysta liczba żłobków, przy czym na każdej połowie obwodu wirnika symetrycznie względem osi pionowej, umieszczony jest magnes trwały o szerokości równej dwóm podziałkom żłobkowym wirnika oraz dwie pary magnesów trwałych. Każda para magnesów trwałych w widoku przekroju poprzecznego przypomina literę V. Pierwsza para magnesów o otwarciu równym 5/7 podziałki biegunowej τ usytuowana jest pod kątem równym 3/7 podziałki biegunowej τ mniejszej liczby biegunów, a następna para magnesów o otwarciu równym 4/7 podziałki biegunowej τ usytuowana jest pod kątem równym 17/14 podziałki biegunowej τ mniejszej liczby biegunów oraz pomiędzy pierwszą parą magnesów i magnesem trwałym.

Magnesy trwałe o szerokości równej dwom podziałkom żłobkowym wirnika usytuowane są pod kątem 25/14 podziałki biegunowej mniejszej liczby biegunów.

Ponadto, na każdej podziałce biegunowej mniejszej liczby biegunów umieszczona jest parzysta liczba jednakowych żłobków o przekroju poprzecznym wynikającym z gęstości prądu rozruchowego.

Zaletą rozwiązania według wynalazku są lepsze parametry silnika w porównaniu ze znanymi rozwiązaniami, większy współczynnik sprawności, większy współczynnik mocy, większą moc uzyskiwaną z jednostki masy, możliwość uruchomienia przez bezpośrednie włączenie do sieci zasilającej, możliwość pracy przy dwóch prędkościach obrotowych bez konieczności przemagnesowywania wirnika, możliwość zmiany prędkości obrotowej bez konieczności zatrzymywania układu napędowego, wyeliminowanie urządzenia magnesującego o dużej wydajności prądowej, uzyskanie innego zakresu zmiany prędkości obrotowej. Pole magnetyczne wytwarzane przez nowy wirnik ma rozkład obwodowy posiadający liczbę p oraz 3/2p par biegunów.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój poprzeczny dwubiegowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi.

Dwubiegowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi o dwóch prędkościach obrotowych o mniejszej liczbie biegunów 2p1=2 oraz wię kszej liczbie biegunów pola magnetycznego 2p2 = 3/2P1=3 .

Stojan S tego silnika ma żłobki Z_s, w których umieszczone jest uzwojenie trójfazowe przełączalne wytwarzające pole magnetyczne o liczbie par biegunów p₁=2 lub p₂=3. W wirniku W, który podzielony jest symetrycznie na dwie części o szerokości równej 2n/p₁ odpowiadającej dwom podziałkom biegunowym 2τ mniejszej liczby biegunów p₁=2, w każdej części, symetrycznie względem osi pionowej Oi, pod kątem α 3/7 τ umieszczona jest jedna para magnesów trwałych 1 usytuowanych w kształcie litery V o otwarciu równym α=5/7τ podziałki biegunowej mniejszej liczby biegunów, następnie pod kątem β=17/14τ druga para magnesów trwałych 2 usytuowanych w kształcie litery V o otwarciu równym b=4/7T podziałki biegunowej mniejszej liczby biegunów oraz piąty magnes trwały 3 umieszczony pod kątem γ=25/14τ o szerokości równej dwom podziałkom żłobkowym wirnika. Na obwodzie wirnika W umieszczone są jednakowe żłobki Z_W o nieparzystej liczbie przypadającej na każdą podziałkę biegunową mniejszej liczby biegunów, które wypełnione są materiałem przewodzącym prąd elektryczny i połączone (zwarte) na obu końcach wirnika W tworzą klatkowe uzwojenie rozruchowe. Wirnik W

PL 207 672 B1 wytwarza pole magnetyczne o obwodowym rozkładzie posiadającym dwie liczby biegunów 2p1=4 lub 2p2=6. Zmiana prędkości obrotowej dokonywana jest przez odpowiednie połączenie zacisków w skrzynce zaciskowej stojana lub za pomocą współpracującego z silnikiem przełącznika dwupołoże-

Claims (2)

1. Dwubiegowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, który w żłobkach stojana ma umieszczone uzwojenie trójfazowe przełączalne wytwarzające wirujące pole magnetyczne o różnych liczbach biegunów, znamienny tym, że na obwodzie wirnika (W), na każdej podziałce biegunowej, wykonana jest nieparzysta liczba żłobków (ZW), przy czym na każdej połowie obwodu wirnika (W) symetrycznie względem osi pionowej, umieszczony jest magnes trwały (3) o szerokości równej dwóm podziałkom żłobkowym wirnika (W) oraz dwie pary magnesów (1) (2) trwałych, przy czym każda para (1)(2) w widoku przekroju poprzecznego przypomina literę V, ponadto pierwsza para magnesów (1) o otwarciu równym 5/7 podział ki biegunowej τ usytuowana jest pod ką tem równym 3/7 podział ki biegunowej (τ) mniejszej liczby biegunów, a następna para magnesów (2) o otwarciu równym 4/7 podziałki biegunowej τ usytuowana jest pod kątem równym 17/14 podziałki biegunowej τ mniejszej liczby biegunów oraz pomiędzy pierwszą parą magnesów (1) i magnesem trwałym (3).

2. Dwubiegowy silnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że magnesy trwałe (3) o szerokości równej dwom podziałkom żłobkowym wirnika (W) usytuowane są pod kątem 25/14 podziałki biegunowej mniejszej liczby biegunów.