PL226574B1 - Maszyna elektryczna o wzbudzeniu hybrydowym - Google Patents

Abstract

Maszyna elektryczna o wzbudzeniu hybrydowym, zawierająca obudowę zamkniętą piastami łożyskowymi, umieszczone w tulei dwa rdzenie stojana, pomiędzy którymi znajduje się cewka regulująca strumień wzbudzenia maszyny oraz wirnik składający się z wału, tulei wirnika i dwóch rdzeni wirnika, charakteryzuje się tym, że każdy z rdzeni stojana (13) ma zewnętrzną powierzchnię stopniowaną tak, że średnica zewnętrzna rdzenia stojana (13) zmniejsza się w kierunku środka maszyny, tworząc stożek ścięty, a tuleja stojana (14) posiada, odpowiednio do zewnętrznej powierzchni stopniowanej rdzenia stojana (13), fazowane wewnętrzne krawędzie, które stopniowo zmniejszają średnicę wewnętrzną rdzenia stojana (13) w kierunku środka maszyny. Kształty rdzeni stojana (13) i tulei stojana (14) odpowiadają sobie tak, że rdzenie stojana (13) mogą być osadzone w tulei stojana (14). Korzystnie każdy rdzeń wirnika (1, 2) ma wewnętrzny osiowy otwór stopniowany tak, że jego średnica zwiększa się w kierunku środka maszyny, a tuleja wirnika (4) posiada, odpowiednio do wewnętrznej powierzchni stopniowanej wirnika fazowane zewnętrzne krawędzie, które stopniowo zwiększają jej średnicę zewnętrzną w kierunku środka maszyny, przy czym kształty rdzeni wirnika (1, 2) i tulei wirnika (4) odpowiadają sobie tak, że tuleja wirnika (4) może być osadzona wewnątrz rdzeni wirnika (1, 2). Korzystnie każdy z rdzeni wirnika (1, 2) ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione na przemian z biegunami wydatnymi, a w każdym obszarze bieguna zagłębionego ma co najmniej trzy przelotowe otwory: pierwszy otwór styczny do okręgu, którego środek jest w osi wirnika, a drugi i trzeci otwór rozmieszczone są wzdłuż promienia tego okręgu, pomiędzy pierwszym otworem a obszarem nad biegunem zagłębionym, przy czym w co najmniej jednym z trzech otworów znajduje się magnes trwały. Korzystnie wał (15) wirnika składa się z trzech części: środkowej wykonanej z materiału o dużej przenikalności magnetycznej i dwóch zewnętrznych wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka wirnika.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maszyna elektryczna o wzbudzeniu hybrydowym umożliwiający sposób kształtowania obwodu magnetycznego w celu uzyskania szerokiego zakresu regulacji napięcia indukowanego, a w konsekwencji znacznego zwiększenia maksymalnej prędkości obrotowej wirnika.

Obecne rozwiązania wykorzystujące silniki z magnesami trwałymi (MT) charakteryzują się wysoką sprawnością i dobrym stosunkiem masy/objętości do momentu/mocy, dlatego chętnie wykorzystywane są w napędach samochodowych. Posiadają one jednak wadę, która związana jest z brakiem możliwości regulacji pola wzbudzenia od MT. W kontekście zastosowania takich maszyn w napędach trakcyjnych/samochodowych, fakt ten jest szczególnie istotny, gdyż możliwość pracy napędu przy dużych prędkościach obrotowych i stałym napięciu zasilania ściśle związana jest ze skutecznością osłabiania wzbudzenia maszyny. Przy dużych prędkościach obrotowych silnika, napięcie indukowane na zaciskach maszyny osiąga wartości, które uniemożliwiają właściwe zasilanie i sterowanie maszyny, przy ograniczonym napięciu zasilania. Konwencjonalne sposoby rozwiązania problemu odwzbudzania pola magnetycznego silnika z MT sprowadzają się do odpowiedniego sterowania maszyny prądem stojana w osi podłużnej, co komplikuje układ sterowania i wprowadza konieczność przewymiarowania przekształtników energoelektronicznych, obniżając tym sprawność całego układu napędowego. Innymi sposobami, jako rozwiązania alternatywne problemu odwzbudzania pola maszyny znanymi w literaturze, są propozycje konstrukcji wysokoobrotowych maszyn z MT o wzbudzaniu hybrydowym, które umożliwiają regulację wzbudzenia sterowanego prądem dodatkowych uzwojeń maszyny.

Z opisu patentowego US 5682073 znany jest hybrydowy układ wzbudzenia silnika synchronicznego z magnesami trwałymi, który jest wyposażony w nieruchomy stojan - twornik, wewnątrz którego znajduje się wirnik. MT są zainstalowane na rdzeniu wirnika i wytwarzają strumień magnetyczny, który przechodzi przez stojan oraz szczelinę pomiędzy wirnikiem i stojanem. Wydatne części biegunowe są integralne z rdzeniem wirnika i nie ma na nich magnesów trwałych. Te części biegunowe są usytuowane tak, aby strumień magnetyczny wytwarzany przez magnesy trwałe przechodził poprzez szczelinę powietrzną nad magnesem, stojan, szczelinę powietrzną nad biegunem wydatnym, przez ten biegun i rdzeniem wirnika z powrotem do MT. Prądem wzbudzenia cewki dodatkowej wytwarzany jest strumień magnetyczny, który przechodzi przez bieguny wydatne, którym regulowana jest wypadkowa siła elektromotoryczna, dzięki czemu zwiększa się zakres prędkości obrotowej maszyny.

W artykule: Canders W.-R., Tareilus G., Koch I., May H., New Design and Control Aspects for Electric Vehicle Drives, Proc. of EPE-PEMC 2010, Ohrid, Macedonia, autorzy przedstawili m.in. konstrukcję oraz wyniki badań maszyny elektrycznej z wirnikiem z magnesami trwałymi oraz dodatkową nieruchomą cewką regulującą strumień wzbudzenia, która znajduje się w obszarze wirnika. Podobnego rozwiązania dotyczy publikacja: May H., Meins J., Canders W.-R., Palka R., New permanent magnet excited synchronous machine with extended, stator fixed auxiliary excitation coil, Proc. of ISEF 2009, Arras, France, w którym przedstawiono wyniki badań wykonanego modelu eksperymentalnego maszyny hybrydowej z cewką regulującą wzbudzenie zamontowaną w obszarze wirnika.

Publikacja: Tapia J. A., Leonardi F., Lipo T. A., Consequent-Pole Permanent-Magnet Machine with Extended Field-Weakening Capability, IEEE Transactions on Industry Applications, 39, 2003, 1704-1709, pokazuje konstrukcję maszyny hybrydowej, jednak cewka regulacyjna znajduje się w obszarze stojana, co znacznie upraszcza budowę maszyny. Podobne rozwiązania technicznie przedstawione jest w artykule P. Paplicki, M. Wardach, M. Bonisławski, and R. Pałka, Simulation and experimental results of hybrid electric machine with a novel flux control strategy, Archives of Electrical Engineering, vol. 64, no. 1, pp. 37-51, 2015. Przedstawiono tam wyniki badań symulacyjnych i wstępnych eksperymentalnych maszyny hybrydowej, w której magnesy trwałe o przeciwnych biegunowościach umieszczone na wirniku znajdują się naprzeciw siebie na sąsiednich częściach wirnika, patrząc wzdłuż osi wału, natomiast między magnesami każdej z części wirnika znajdują się wydatne bieguny ferromagnetyczne.

W publikacji P. Di Barba, M. Bonisławski, R. Pałka, P. Paplicki, and M. Wardach, Design of Hybrid Excited Synchronous Machine for Electrical Vehicles, IEEE Transactions on Magnetics, 2015 przedstawiono proces optymalizacji konstrukcji maszyny hybrydowej określając w ten sposób podstawowe wymiary części maszyny hybrydowej.

Z publikacji K. Liang, W. Xuhui, X. Shan, and F. Tao, The study of bypass hybrid excitation synchronous motors with extended field-weakening capability, in Electrical Machines and Systems, 2008. ICEMS 2008. International Conference on, 2008, pp. 3627-3631 znana jest konstrukcja maszyny

PL 226 574 B1 hybrydowej z zastosowaniem jednego stojana i dwóch cewek znajdujących się po obu stronach stojana, które zamocowane są w odpowiednio ukształtowanym obwodzie magnetycznym.

W występujących w literaturze rozwiązaniach konstrukcyjnych maszyny elektrycznej z MT i dodatkową cewką regulującą wzbudzenie, MT umieszczone są powierzchniowo na wirniku, a sam rdzeń wirnika jest zbudowany z materiału o dużej przenikalności magnetycznej.

W niniejszym wynalazku proponuje się zastosowanie odpowiednich barier dla strumieni magnetycznych, czyli obszarów o małej przenikalności magnetycznej, w celu skutecznego odwzbudzania, a więc uzyskania szerokiego zakresu regulacji momentu/prędkości obrotowej maszyny. W wynalazku zaproponowano również metodę koncentracji pola magnetycznego w biegunach maszyny wzbudzanej hybrydowo w celu zwiększenia jej gęstości mocy.

Maszyna elektryczna, według wynalazku, o wzbudzeniu hybrydowym, zawierająca obudowę zamkniętą piastami łożyskowymi, umieszczone w tulei dwa rdzenie stojana, pomiędzy którymi znajduje się cewka regulująca strumień wzbudzenia maszyny oraz wirnik składający się z wału, tulei i dwóch rdzeni wirnika, charakteryzuje się tym, że każdy z rdzeni stojana ma zewnętrzną powierzchnię stopniowaną tak, że jego średnica zewnętrzna zmniejsza się w kierunku środka maszyny, tworząc stożek ścięty, a tuleja stojana posiada, odpowiednio do zewnętrznej powierzchni stopniowanej stojana, fazowane wewnętrzne krawędzie, które stopniowo zmniejszają jej średnicę wewnętrzną w kierunku środka maszyny. Kształty rdzeni i tulei stojana odpowiadają sobie tak, że rdzenie stojana mogą być osadzone w tulei stojana.

Wirnik maszyny może być tak zbudowany, że każdy z rdzeni wirnika ma osiowy otwór stopniowany tak, że średnica wewnętrzna rdzenia wirnika zwiększa się w kierunku środka maszyny, a tuleja wirnika posiada, odpowiednio do wewnętrznej powierzchni stopniowanej wirnika fazowane zewnętrzne krawędzie, które stopniowo zwiększają jej średnicę zewnętrzną w kierunku środka maszyny. Kształty rdzeni i tulei wirnika odpowiadają sobie tak, że tuleja wirnika może być osadzona wewnątrz rdzeni wirnika.

Rdzenie wirnika mogą mieć taką konstrukcję, że każdy rdzeń wirnika ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione na przemian z biegunami wydatnymi, a w każdym obszarze bieguna zagłębionego ma co najmniej trzy przelotowe otwory. Pierwszy otwór styczny do okręgu, którego środek jest w osi wirnika, a drugi i trzeci otwór rozmieszczone są pomiędzy pierwszym otworem, a obszarem przyszczelinowym maszyny nad biegunem zagłębionym, przy czym w co najmniej jednym z trzech otworów lub obszarze nad biegunami zagłębionymi znajduje się MT. Bieguny zagłębione pierwszego rdzenia wirnika są naprzeciwko biegunów zagłębionych drugiego rdzenia wirnika, zaś bieguny wydatne pierwszego rdzenia wirnika są naprzeciwko biegunów wydatnych drugiego rdzenia wirnika. Możliwa jest także taka konstrukcja wirnika, że bieguny zagłębione i bieguny wydatne pierwszego rdzenia wirnika są przesunięte względem biegunów zagłębionych i biegunów wydatnych drugiego rdzenia wirnika. Bieguny zagłębione pierwszego rdzenia wirnika są naprzeciwko biegunów wydatnych drugiego rdzenia wirnika, zaś bieguny wydatne pierwszego rdzenia wirnika są naprzeciwko biegunów zagłębionych drugiego rdzenia wirnika.

Maszyna może mieć taką konstrukcję wirnika, w której wał wirnika składa się z trzech części: środkowej wykonanej z ferromagnetyka i dwóch zewnętrznych wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka maszyny.

Maszyna może być realizowana w wielu wariantach konstrukcyjnych:

- z rdzeniem stojana pakietowanym lub w technologii SMC o zewnętrznej powierzchni stopniowanej o różnym typie i różnej liczbie zębów na biegun i fazę, dla różnych liczb biegunów, z pojedynczymi lub dzielonymi uzwojeniami skupionymi lub rozwiniętymi i rozłożonymi jedno lub wielowarstwowo, skojarzonymi w trójkąt lub gwiazdę i układów pochodnych;

- z rozdzielonymi uzwojeniami dla każdego z rdzeni stojana lub wspólnymi uzwojeniami dla obu rdzeni stojana;

- z zastosowaniem cewki nieruchomej na stajanie lub wirniku, lub obrotowej cewki na wirniku (zasilanej przy zastosowaniu transformatora obrotowego lub poprzez pierścienie ślizgowe i szczotki lub innymi technikami).

Dzięki temu, że rdzenie stojana i tuleja stojana są stopniowane i wzajemnie do siebie pasujące możliwe jest zmniejszenie strat w częściach czynnych maszyn. Podobny rezultat osiąga się stosując stopniowaną konstrukcję tulei wirnika i stopniowanych otworów w rdzeniach wirnika. Zastosowane w rozwiązaniu bieguny zagłębione oraz otwory w rdzeniach wirnika tworzą bariery magnetyczne dla

PL 226 574 B1 strumienia wytwarzanego cewką regulującą strumień wzbudzenia maszyny. W ramach jednego bieguna barierę promieniową wewnętrzną tworzy pierwszy otwór, barierę promieniową zewnętrzną tworzy obszar nad biegunem zagłębionym oraz bariery utworzone przez drugi i trzeci otwór pomiędzy barierą pierwszą i obszar nad biegunem zagłębionym. W barierach mogą być umieszczone magnesy. Dzięki takiej konstrukcji prąd w cewce regulującej strumień wzbudzenia maszyny w znikomym stopniu wpływa na strumień magnetyczny w obszarze biegunów zagłębionych, natomiast silnie oddziałuje w obszarze biegunów wydatnych powodując pożądany efekt dobrej regulacji strumienia maszyny. Istotne znaczenie, z punktu widzenia parametrów elektromagnetycznych maszyny, odgrywają mosty magnetyczne, z materiału jak rdzeń wirnika, oddzielające wszystkie bariery magnetyczne, które powinny być możliwie najcieńsze przy spełnieniu wymagań wytrzymałościowych.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia maszynę w widoku izometrycznym, fig. 2 rdzenie i tuleję stojana w widoku izometrycznym rozstrzelonym, fig. 3 przedstawia zestawione rdzenie i tuleję stojana w przekroju podłużnym, fig. 4 przedstawia rdzenie i tuleję wirnika w widoku izometrycznym rozstrzelonym, fig. 5 przedstawia zestawione rdzenie i tuleję wirnika w przekroju podłużnym, fig. 6 przedstawia rdzeń wirnika w widoku z przodu z biegunami zagłębionymi i biegunami wydatnymi i z trzema otworami w każdym obszarze bieguna zagłębionego z magnesem trwałym w obszarze nad biegunem zagłębionym, fig. 7 przedstawia ten sam rdzeń z magnesem trwałym w pierwszym otworze, fig. 8 przedstawia ten sam rdzeń wirnika z magnesem trwałym w obszarze nad biegunem zagłębionym i w pierwszym otworze, fig. 9 przedstawia ten sam rdzeń wirnika z magnesem trwałym w drugim i trzecim otworze, fig. 10 przedstawia ten sam rdzeń wirnika z magnesem trwałym w obszarze nad biegunem zagłębionym oraz drugim i trzecim otworze, fig. 11 przedstawia ten sam rdzeń wirnika z magnesem trwałym we wszystkich otworach, fig. 12 przedstawia ten sam rdzeń wirnika z magnesem trwałym w obszarze nad biegunem zagłębionym i we wszystkich otworach, fig. 13 przedstawia ten sam rdzeń wirnika, w którym w każdym obszarze bieguna zagłębionego jest pięć otworów z magnesami trwałymi, fig. 14 przedstawia ten sam rdzeń wirnika, w którym magnes trwały znajduje się w obszarze nad biegunem zagłębionym oraz w drugim, trzecim, czwartym i piątym otworze, fig. 15 przedstawia ten sam rdzeń, w którym magnes trwały znajduje się w obszarze nad biegunem zagłębionym oraz we wszystkich pięciu otworach, fig. 16 przedstawia wał wirnika w widoku izometrycznym rozstrzelonym, fig. 17 przedstawia przekrój podłużny wału wirnika.

P r z y k ł a d 1

Maszyna elektryczna o wzbudzeniu hybrydowym, zawierająca obudowę 16, umieszczone w tulei 14 dwa rdzenie stojana 13, pomiędzy którymi znajduje się cewka regulująca strumień wzbudzenia 17 oraz wirnik maszyny. Wirnik składa się z wału wirnika 15, tulei wirnika 4 i dwóch rdzeni wirnika 1, 2. Każdy z rdzeni stojana 13 ma zewnętrzną powierzchnię stopniowaną tak, że średnica zewnętrzna rdzenia stojana zmniejsza się w kierunku środka maszyny, tworząc stożek ścięty, a tuleja 14 posiada, odpowiednio do zewnętrznej powierzchni stopniowanej stojana 13, fazowane wewnętrzne krawędzie, które stopniowo zmniejszają jej średnicę wewnętrzną w kierunku jej środka.

P r z y k ł a d 2

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 1, z tym, że każdy z rd zeni wirnika 1, 2 ma osiowy otwór 3 stopniowany tak, że średnica wewnętrzna rdzenia wirnika zwiększa się w kierunku środka maszyny, a tuleja wirnika 4 posiada, odpowiednio do wewnętrznej powierzchni stopniowanej wirnika 1, 2 fazowane zewnętrzne krawędzie, które stopniowo zwiększają jej średnicę zewnętrzną w kierunku jej środka.

P r z y k ł a d 3

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 1, z tym, że rdzeń wirnika 1 ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione 5 na przemian z biegunami wydatnymi 7, a rdzeń wirnika 2 ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione 6 na przemian z biegunami wydatnymi 8. Wewnątrz biegunów zagłębionych w rdzeniu każdego wirnika 5 i 6 są trzy przelotowe otwory: pierwszy otwór 9 styczny do okręgu o środku w osi wirnika, a drugi otwór 10 i trzeci otwór 11 rozmieszczone są wzdłuż promienia tego okręgu, pomiędzy pierwszym otworem 9, a obszarem nad biegunem zagłębionym 5, 6 i które stanowią granicę biegunów wirnika. Obszar nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 oraz otwory 9, 10, 11 tworzą bariery magnetyczne dla strumienia wytwarzanego przez cewkę regulującą strumień wzbudzenia 17 maszyny. Barierę promieniową wewnętrzną tworzy pierwszy otwór 9, barierą promieniową zewnętrzną tworzy obszar nad biegunami zagłębionymi 5 i 6, a bariery

PL 226 574 B1 promieniowe (równoległe do osi poprzecznej wirnika maszyny) utworzone są przez drugi otwór 10 i trzeci otwór 11. Zastosowanie barier magnetycznych w postaci obszarów nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 oraz otworów 9, 10 i 11 powoduje, że strumień magnetyczny wytwarzany przez cewkę regulującą strumień wzbudzenia 17 kierowany jest głównie do biegunów wydatnych 7 i 8. Dzięki temu strumień magnetyczny w obszarze biegunów zagłębionych 5, 6 w niewielkim stopniu zależy od pola magnetycznego wytwarzanego od prądu cewki regulującej 17, natomiast w obszarze biegunów wydatnych 7 i 8 zależność ta jest bardzo silna, co wpływa na dobre właściwości regulacyjne maszyny. Nad biegunami zagłębionym 5, 6 i w otworach 9, 10, 11 znajdują się magnesy trwałe 12. Istotnymi elementami konstrukcji rdzeni wirnika 1, 2 są mosty magnetyczne 20, których grubość musi być na tyle duża, aby spełnić wymagania konstrukcyjne - wytrzymałościowe i na tyle mała, aby w obszarze mostów 20 materiał magnetyczny, z którego są wykonane rdzenie wirnika, był zawsze nasycony. Dzięki nasyceniu mostów magnetycznych 20 strumień rozproszenia jest minimalizowany.

P r z y k ł a d 4

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że magnesy trwałe 12 umieszczone są w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6. Magnesy te wzbudzają maszynę elektryczną, a regulacja wzbudzenia maszyny dokonywana jest za pomocą prądu cewki regulującej strumień wzbudzenia 17.

P r z y k ł a d 5

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że magnes trwały 12 znajduje się tylko w pierwszym otworze 9.

P r z y k ł a d 6

Maszyna jak w przykładzie trzecim z tym, że w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 i w pierwszym otworze 9 umieszczone są magnesy trwałe 12. Umieszczenie dwóch magnesów zwiększa strumień wzbudzenia w maszynie, a regulacja wzbudzenia maszyny dokonywana jest za pomocą prądu cewki regulującej strumień wzbudzenia 17.

P r z y k ł a d 7

Maszyna jak w przykładzie szóstym z tym, że zamiast w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 i w pierwszym otworze 9, magnesy trwałe 12 umieszczone są w otworze drugim 10 i trzecim 11. Jest to rozwiązanie alternatywne do przykładu szóstego.

P r z y k ł a d 8

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 oraz w drugim 10 i trzecim 11 otworze umieszczone są magnesy trwałe 12. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć strumień w maszynie w stosunku do rozwiązań z przykładów szóstego i siódmego.

P r z y k ł a d 9

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że w pierwszym otworze 9, drugim 10 i trzecim 11 umieszczone są magnesy trwałe 12. Jest to rozwiązanie alternatywne do przykładu ósmego.

P r z y k ł a d 10

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6, w pierwszym otworze 9 oraz w drugim 10 i trzecim 11 umieszczone są magnesy trwałe 12. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć strumień w maszynie w stosunku do rozwiązań z przykładów ósmego i dziewiątego.

P r z y k ł a d 11

Maszyna jak w przykładzie trzecim, z tym, że w każdym obszarze bieguna zagłębionego jest pięć otworów. Pierwszy 9, drugi 10 i trzeci 11 otwór rozmieszczone są jak opisano w przykładzie trzecim, zaś czwarty otwór 18 i piąty otwór 19 są rozmieszczone ukośnie pomiędzy otworami: pierwszym 9, drugim 10 i trzecim 11. W otworach 9, 10, 11, 18 i 19 znajdują się magnesy trwałe. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć strumień wzbudzenia maszyny w stosunku do rozwiązania z przykładu dziewiątego.

P r z y k ł a d 12

Maszyna jak w przykładzie jedenastym, z tym, że magnesy trwałe umieszczone są w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 oraz w otworach 10, 11, 18 i 19. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć strumień wzbudzenia maszyny w stosunku do rozwiązań z przykładu ósmego.

P r z y k ł a d 13

Maszyna jak w przykładzie jedenastym, z tym, że w każdym z pięciu otworów 9, 10, 11, 18 i 19 oraz w obszarze nad biegunami zagłębionymi 5 i 6 umieszczone są magnesy trwałe 12. Rozwiązanie to pozwala zwiększyć strumień wzbudzenia maszyny w stosunku do rozwiązań z przykładu dziesiątego.

PL 226 574 B1

P r z y k ł a d 14

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 1, z tym, że wał 15 wirnika składa się z trzech części: środkowej 15a wykonanej z materiału o dużej przenikalności magnetycznej i dwóch zewnętrznych 15b wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części 15a i 15b w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka wału.

P r z y k ł a d 15

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 2, z tym, że każdy rdzeń wirnika 1, 2 ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione 5, 6, na przemian z biegunami wydatnymi 7, 8. W każdym obszarze bieguna zagłębionego 5, 6 rdzeń wirnika 1, 2 ma trzy przelotowe otwory. Pierwszy otwór 9 styczny do okręgu, którego środek jest w osi wirnika, a drugi 10 i trzeci 11 otwór rozmieszczone są wzdłuż promienia tego okręgu, pomiędzy pierwszym otworem 9 a obszarem nad biegunem zagłębionym 5, 6. W każdym z trzech otworów 9, 10, 11 znajdują się magnesy trwałe 12.

P r z y k ł a d 16

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 2, z tym, że wał 15 wirnika składa się z trzech części: środkowej 15a wykonanej z materiału o dużej przenikalności magnetycznej, i dwóch zewnętrznych 15b wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części 15a i 15b w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka wirnika.

P r z y k ł a d 17

Maszyna elektryczna jak w przykładzie 16, z tym, że każdy rdzeń wirnika 1 i 2 ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione 5 na pierwszym rdzeniu wirnika 1 i bieguny zagłębione 6 na drugim rdzeniu wirnika 2, na przemian z biegunami wydatnymi odpowiednio 7 i 8. Ilość biegunów zagłębionych 5, 6 i biegunów wydatnych 7, 8 jest taka sama. Bieguny zagłębione 5 pierwszego rdzenia wirnika 1 są naprzeciwko biegunów wydatnych 8 drugiego rdzenia wirnika 2 wirnika, zaś bieguny wydatne 7 pierwszego rdzenia wirnika 1 są naprzeciwko biegunów zagłębionych 6 drugiego rdzenia wirnika 2. W każdym obszarze bieguna zagłębionego 5 i 6 jest pięć przelotowych otworów. Pierwszy otwór 9 styczny do okręgu, którego środek jest w osi wirnika, a drugi otwór 10 i trzeci otwór 11 rozmieszczone są wzdłuż promienia tego okręgu, pomiędzy pierwszym otworem 5 a obszarem nad biegunem zagłębionym 1, 2, zaś czwarty otwór 18 i piąty otwór 19 są rozmieszczone ukośnie pomiędzy otworami: pierwszym 9, drugim 10 i trzecim 11. We wszystkich pięciu otworach znajdują się magnesy trwałe 12.

P r z y k ł a d 18

Maszyna elektryczna jak w przykładzie trzecim, z tym, że wał 15 wirnika składa się z trzech części: środkowej 15a wykonanej z materiału o dużej przenikalności magnetycznej, i dwóch zewnętrznych 15b wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części 15a i 15b w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka wirnika.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Maszyna elektryczna o wzbudzeniu hybrydowym, zawierająca obudowę zamkniętą piastami łożyskowymi, umieszczone w tulei dwa rdzenie stojana, pomiędzy którymi znajduje się cewka regulująca strumień wzbudzenia maszyny oraz wirnik składający się z wału, tulei wirnika i dwóch rdzeni wirnika, znamienna tym, że każdy z rdzeni stojana (13) ma zewnętrzną powierzchnię stopniowaną tak, że średnica zewnętrzna rdzenia stojana (13) zmniejsza się w kierunku środka maszyny, tworząc stożek ścięty, a tuleja stojana (14) posiada, odpowiednio do zewnętrznej powierzchni stopniowanej rdzenia stojana (13), fazowane wewnętrzne krawędzie, które stopniowo zmniejszają średnicę wewnętrzną rdzenia stojana (13) w kierunku środka maszyny, przy czym kształty rdzeni stojana (13) i tulei stojana (14) odpowiadają sobie tak, że rdzenie stojana (13) mogą być osadzone w tulei stojana (14).
2. 2. Maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy rdzeń wirnika (1, 2) ma wewnętrzny osiowy otwór (3) stopniowany tak, że jego średnica zwiększa się w kierunku środka maszyny, a tuleja wirnika (4) posiada, odpowiednio do wewnętrznej powierzchni stopniowanej wirnika fazowane zewnętrzne krawędzie, które stopniowo zwiększają jej średnicę zewnętrzną w kierunku środka maszyny, przy czym kształty rdzeni wirnika (1, 2) i tulei wirnika (4) odpowiadają sobie tak, że tuleja wirnika (4) może być osadzona wewnątrz rdzeni wirnika (1, 2).

   PL 226 574 B1
3. 3. Maszyna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że każdy z rdzeni wirnika (1, 2) ma na obwodzie rozmieszczone równomiernie bieguny zagłębione (5, 6) na przemian z biegunami wydatnymi (7, 8), a w każdym obszarze bieguna zagłębionego (5, 6) ma co najmniej trzy przelotowe otwory: pierwszy otwór (9) styczny do okręgu, którego środek jest w osi wirnika, a drugi (10) i trzeci (11) otwór rozmieszczone są wzdłuż promienia tego okręgu, pomiędzy pierwszym otworem (9) a obszarem nad biegunem zagłębionym (5, 6), przy czym w co najmniej jednym z trzech otworów (9, 10, 11) znajduje się magnes trwały (12).
4. 4. Maszyna według zastrz. 3, znamienna tym, że bieguny zagłębione (5) pierwszego rdzenia wirnika (1) są naprzeciwko biegunów zagłębionych (6) drugiego rdzenia wirnika (2), zaś bieguny wydatne (7) pierwszego rdzenia wirnika (1) są naprzeciwko biegunów wydatnych (8) drugiego rdzenia wirnika (2).
5. 5. Maszyna według zastrz. 3, znamienna tym, że bieguny zagłębione (5) pierwszego rdzenia (1) wirnika są naprzeciwko biegunów wydatnych (8) drugiego rdzenia (2) wirnika, zaś bieguny wydatne (7) pierwszego rdzenia (1) są naprzeciwko biegunów zagłębionych (6) drugiego rdzenia (2) wirnika.
6. 6. Maszyna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wał (15) wirnika składa się z trzech części: środkowej (15a) wykonanej z materiału o dużej przenikalności magnetycznej i dwóch zewnętrznych (15b) wykonanych z materiału o małej przenikalności magnetycznej, przy czym części (15a) i (15b) w miejscach ich łączenia mają kształt stożka o wierzchołku skierowanym do środka wirnika.