Aimants de générateur d'auto-excitation synchrones. Générateurs synchrones avec des aimants permanents. Principe de fonctionnement des appareils

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DANS conditions modernes Des tentatives permanentes sont en cours pour améliorer les dispositifs électromécaniques, réduire leur masse et dimensions globales. Une de ces options est un générateur d'aimants permanents, ce qui suffit conception simple Avec une efficacité élevée. La fonction principale de ces éléments est de créer un champ magnétique rotatif.

Types et propriétés des aimants permanents

Pendant longtemps, des aimants permanents obtenus à partir de matériaux traditionnels étaient connus. Dans l'industrie, l'alliage, le nickel et le cobalt (ALNIC) ont commencé à être utilisés pour la première fois. Cela a permis d'appliquer des aimants constants dans les générateurs, les moteurs et autres types d'équipements électriques. Les aimants de ferrite reçus particulièrement répandus.

Par la suite, des matériaux magnétiques durs Samary-cobalt ont été créés, dont l'énergie a une densité élevée. Après eux, la découverte d'aimants basée sur des éléments de terre rares - Boron, fer et néodyme. La densité de leur énergie magnétique est nettement supérieure à celle de l'alliage samarium-cobalt à un coût significativement faible. Les deux types matériaux artificiels Remplacer avec succès les électroaimants et sont utilisés dans des zones spécifiques. Les éléments de facilité sont liés aux matériaux de la nouvelle génération et sont considérés comme les plus économiques.

Principe de fonctionnement des appareils

Le principal problème de la structure a été considéré comme le retour des pièces tournantes dans sa position d'origine sans perte importante de couple. Ce problème a été résolu avec l'aide d'un conducteur de cuivre, selon lequel le courant électrique provoqué par l'attraction a été passé. Lorsque le courant est déconnecté, l'action d'attraction s'est arrêtée. Ainsi, dans des dispositifs de ce type, une commutation périodique est utilisée.

Le courant accru crée une résistance accrue de l'attraction et celle qui est à son tour impliquée dans l'exercice actuel traversant le conducteur de cuivre. À la suite d'actions cycliques, dispositif, à l'exception de travail mécanique, Commence à produire un courant électrique, c'est-à-dire exécuter les fonctions du générateur.

Aimants permanents dans des conceptions de générateur

Dans les constructions d'appareils modernes sauf aimants permanents Les électroaimants sont utilisés dans la bobine. Cette fonction d'excitation combinée vous permet d'obtenir les caractéristiques de réglage nécessaires de la tension et de la vitesse de rotation à faible puissance d'excitation. De plus, la magnitude de l'ensemble du système magnétique diminue, ce qui permet aux dispositifs de tels dispositifs sont beaucoup moins chers que les structures classiques des machines électriques.

La puissance des appareils dans laquelle ces éléments ne peuvent être que quelques amplis de kilovolt. Actuellement, le développement d'aimants permanents avec de meilleurs indicateurs offrant des augmentations de puissance progressive. Similaire machines synchrones Utilisé non seulement en tant que générateurs, mais aussi en tant que moteurs de diverses fins. Ils sont largement utilisés dans les industries minières et métallurgiques, les stations thermiques et autres domaines. Ceci est lié à la possibilité d'exploitation de moteurs synchrones avec des capacités réactives différentes. Ils travaillent eux-mêmes avec une vitesse précise et constante.

Les stations et les sous-stations fonctionnent avec des générateurs synchrones spéciaux, qui en mode veille ne fournissent que la production de puissance réactive. À son tour, assure le travail des moteurs asynchrones.

Le générateur d'aimants permanents fonctionne sur le principe d'interaction de champs magnétiques du rotor en mouvement et d'un stator fixe. Pas à la fin, les propriétés étudiées de ces éléments nous permettent de travailler sur l'invention d'autres appareils électriques, jusqu'à la création d'illégaux.

La présente invention concerne le domaine de l'ingénierie électrique, nommément au malsain machines électriques, en particulier, les générateurs électriques courant continuet peut être utilisé dans n'importe quel domaine de la science et de la technologie où des alimentations autonomes sont nécessaires. Résultat technique - La création d'un compact très efficace générateur électriqueCe qui vous permet de préserver une conception relativement simple et fiable à varier largement varier les paramètres de sortie du courant électrique en fonction des conditions de fonctionnement. L'essence de l'invention est qu'un générateur synchrone peu communicatif avec des aimants permanents consiste en une ou plusieurs sections, chacune comprenant un rotor avec un circuit magnétique circulaire, sur lequel un nombre pair d'aimants permanents est fixé avec la même étape, le stator Le port d'un nombre pair d'électroaimants de fer à cheval situés par paires est fixé. En face de l'autre et ayant deux bobines avec une direction constante de la mise enroulement d'enroulement, un dispositif de redressement du courant électrique. Les aimants permanents sont fixés sur une ligne magnétique de manière à former deux rangées de pôles parallèles avec une polarité alternée longitudinalement et transversale. Les électroaimants sont concentrés sur les poteaux de titre de manière à ce que chacune des bobines électromagnétiques soit située au-dessus de l'une des rangées parallèles des pôles du rotor. Le nombre de pôles d'une rangée, égal à n, satisfait la relation: n \u003d 10 + 4k, où K est une valeur entière de 0, 1, 2, 3, etc. Le nombre d'électroaimants dans le générateur ne dépasse généralement pas le nombre (N-2). 12 Z.P. F-mensonges, 9 ans.

Brevets au brevet de brevet 2303849

La présente invention concerne des machines électriques sous-colorantes, en particulier des générateurs électriques DC et peuvent être utilisés dans n'importe quelle zone de science et de technologie dans lesquelles des alimentations autonomes sont nécessaires.

Les machines AC synchrones ont été largement distribuées dans le domaine de la production et dans la sphère de la consommation d'énergie électrique. Toutes les machines synchrones ont une propriété de réversibilité, c'est-à-dire que chacune d'entre elles peut fonctionner à la fois dans le mode du générateur et en mode moteur.

Générateur synchrone Il contient un stator, généralement un cylindre surélevé creux avec des rainures longitudinales sur la surface interne, dans laquelle se trouve l'enroulement du stator, et le rotor, qui est les aimants permanents de la polarité alternée, située sur l'arbre, qui peut être conduit dans D'une façon ou d'une autre. Dans les générateurs industriels à haute puissance, un enroulement d'excitation situé sur le rotor est utilisé pour obtenir un champ magnétique d'excitation. Dans les générateurs synchrones par rapport à la faible puissance, des aimants constants situés sur le rotor sont utilisés.

Avec la fréquence de rotation inchangée, la forme de la courbe EDC générée par le générateur n'est déterminée que par la loi de la distribution d'induction magnétique dans l'écart entre le rotor et le stator. Par conséquent, pour obtenir une tension à la sortie du générateur d'une forme donnée et convertir efficacement l'énergie mécanique à l'utilisation électrique de la géométrie de la diversité du rotor et du stator, et sélectionnez également le nombre optimal de poteaux magnétiques constants et le nombre des virages de l'enroulement du stator (US 5117142, US 5537025, du 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2004153793, US 200421390, US 2004212273, US 2004155537). Les paramètres énumérés ne sont pas universels, mais sont sélectionnés en fonction des conditions de fonctionnement, ce qui entraîne souvent la détérioration des autres caractéristiques du générateur électrique. De plus, la forme complexe du rotor ou du stator complique la fabrication et l'assemblage du générateur et, par conséquent, augmente le coût du produit. Le générateur magnétoélectrique synchrone du rotor peut avoir différentes formesPar exemple, quand batterie faible Le rotor est généralement effectué sous la forme de "astérisques", de puissance moyenne - avec des pôles d'affûtage et des aimants permanents cylindriques. Le rotor avec des poteaux à griffes permet d'obtenir un générateur de diffusion de pôles qui limite le courant de choc avec un court-circuit soudain du générateur.

En générateur d'aimant permanent, la stabilisation de la tension est difficile lorsque la charge change (car il n'y a pas de connexion magnétique inversée, telle que, par exemple, dans les générateurs d'enroulement d'excitation). Pour stabiliser la tension de sortie et rectifier l'utilisation actuelle d'utilisation de divers circuits électriques (GB 1146033).

La présente invention concerne la création d'un générateur électrique extrêmement efficace compact, qui permet, tout en maintenant une conception relativement simple et fiable, les paramètres de sortie du courant électrique varient considérablement en fonction des conditions de fonctionnement.

Le générateur électrique, fait conformément à la présente invention, est un générateur synchrone en vrac avec des aimants permanents. Il consiste en une ou plusieurs sections, dont chacune comprend:

Le rotor avec un noyau magnétique circulaire sur lequel un nombre pair d'aimants permanents est fixé avec la même étape,

Le stator portant un nombre uniforme d'électroaigner à cheval (en forme de P) (en forme de P) située par des couples opposées et ayant deux bobines avec une direction constamment contre-compteur de l'enroulement,

Dispositif de redressement de courant électrique.

Les aimants permanents sont fixés sur une ligne magnétique de manière à former deux rangées de pôles parallèles avec une polarité alternée longitudinalement et transversale. Les électroaimants sont concentrés sur les poteaux de titre de manière à ce que chacune des bobines électromagnétiques soit située au-dessus de l'une des rangées parallèles des pôles du rotor. Le nombre de pôles d'une rangée, égal à n, satisfait la relation: n \u003d 10 + 4k, où K est une valeur entière de 0, 1, 2, 3, etc. Le nombre d'électroaimants dans le générateur ne dépasse généralement pas le nombre N-2.

Le dispositif de redressement actuel est généralement l'un des circuits de redressement standard effectués sur des diodes: sans parole avec un pont intermédiaire ou un pont relié aux enroulements de chaque électroicapnet. Si nécessaire, un système de redressement de courant différent peut également être utilisé.

En fonction des caractéristiques du fonctionnement du générateur électrique, le rotor peut être situé à la fois du côté extérieur du stator et à l'intérieur du stator.

Le générateur électrique effectué conformément à la présente invention peut inclure plusieurs sections identiques. Le nombre de telles sections dépend de la puissance de la source d'énergie mécanique (moteur d'entraînement) et des paramètres requis du générateur électrique. De préférence, les sections sont déplacées par la phase par rapport à l'autre. Cela peut être atteint, par exemple, le décalage initial du rotor dans des sections adjacentes à un angle allongé dans la plage de 0 ° à 360 ° / N; ou le décalage de coin des électroaimants de stator dans des sections adjacentes les unes par rapport à l'autre. De préférence, le générateur électrique comprend également une unité de régulateur de tension.

L'invention est illustrée par les dessins suivants:

la figure 1 (a) et (b) indique le schéma de générateur électrique effectué conformément à la présente invention, dans lequel le rotor est situé à l'intérieur du stator;

la figure 2 montre l'image d'une section du générateur électrique;

la figure 3 présente le principal circuit électrique Générateur électrique avec mode à deux langues avec un point de redressement de courant moyen;

la figure 4 montre le diagramme de circuit électrique du générateur électrique avec l'un des ponts du redressement actuel;

la figure 5 présente un schéma de circuit de circuit d'un générateur électrique avec un autre schéma de pont pour le courant de redressement;

la figure 6 présente les circuits électriques du générateur électrique avec un autre système de pont pour corriger le courant;

la figure 7 présente un schéma de circuit de circuit d'un générateur électrique avec un schéma de pont différent pour le courant de redressement;

la figure 8 montre un diagramme d'un générateur électrique avec une exécution externe du rotor;

la figure 9 présente l'image d'un générateur multisectif réalisé conformément à la présente invention.

La figure 1 (a) et (b) indique le générateur électrique effectué conformément à la présente invention, qui contient un boîtier 1; Rotor 2 avec tuyau magnétique circulaire 3, sur lequel le nombre même d'aimants permanents 4 est fixé avec la même étape; Stor 5, portant un nombre pair d'électroaimants de fer à cheval 6, situé devant l'autre et l'outil de redressement du courant (non représenté).

Le boîtier 1 du générateur électrique est généralement lancé d'un alliage d'aluminium ou d'une fonte ou soudé. L'installation du générateur électrique sur place de son installation est effectuée au moyen de la patte 7 ou au moyen d'une bride. Stator 5 a un cylindrique surface intérieuresur quels électroamet identiques 6 sont attachés avec la même étape. Dans ce cas, dix. Chacun de ces électromagnètes comporte deux bobines 8 avec une direction successivelle de l'enroulement situé sur un noyau en forme de P 9. Le noyau du noyau 9 est assemblé à partir des plaques pelées de l'acier électrique sur l'adhésif ou les poignées. Les conclusions des enroulements d'électroaimants à travers l'un des circuits redresseurs (non représentés) sont connectés à la sortie du générateur électrique.

Le rotor 3 est séparé du stator par l'intervalle d'air et porte un nombre pair d'aimants permanents 4, agencé de telle sorte que deux rangées parallèles de pôles soient formées équidistériques à l'axe du générateur et alternant le long de la polarité dans la longitudinale et directions transversales (Figure 2). Le nombre de pôles d'une rangée satisfait à la relation: n \u003d 10 + 4k, où K est une valeur entière prenant des valeurs de 0, 1, 2, 3, etc. Dans ce cas (figure 1) n \u003d 14 (k \u003d 1) et, en conséquence, le nombre total de pôles magnétiques permanents est 28. Lorsque le générateur électrique tourne, chacun des bobines d'électroaimants passe sur le nombre correspondant de pôles alternés. Les aimants permanents et les noyaux électromagnétonniers ont la forme telle pour minimiser les pertes et atteindre l'homogénéité (autant que possible) le champ magnétique dans l'intervalle d'air pendant le fonctionnement du générateur électrique.

Le principe de fonctionnement du générateur électrique effectué conformément à la présente invention est similaire au principe de fonctionnement d'un générateur synchrone traditionnel. L'arbre du rotor est relié mécaniquement au moteur d'entraînement (source d'énergie mécanique). Sous l'action du moment tournant du moteur d'entraînement, le rotor du générateur tourne à une fréquence. Dans le même temps, dans l'enroulement des bobines d'électroaimants conformément au phénomène d'induction électromagnétique, EMC est guidée. Étant donné que les bobines d'un électroicapnet individuel ont une direction d'enroulement différente et sont à tout moment dans la zone d'action de divers pôles magnétiques, l'EMF est dans chacun des enroulements.

Dans le processus de rotation du rotor, le champ magnétique de l'aimant constant tourne à une fréquence à une fréquence, de sorte que chacun des enroulements des électroaimants s'avère alternativement dans la zone du pôle magnétique nord (n), puis dans la zone du sud du sud. (S) Pôle magnétique. Dans le même temps, le changement de pôle est accompagné d'un changement de direction d'EDC dans les enroulements d'électroaimants.

Les enroulements de chaque électroicapnet sont reliés au dispositif de redressement de courant, qui est généralement l'un des circuits de redressement standard effectués sur des diodes: deux-fleuriodiques avec un point moyen ou l'un des circuits de pont.

La figure 3 présente le schéma électrique conceptuel d'un redresseur à deux langues avec un point moyen pour un générateur électrique avec trois paires d'électroaimants 10. Fig. 3, des électroaimants sont numérotés de I à VI. L'une des conclusions de l'enroulement de chaque électroicapnet et de la sortie de l'enroulement de l'électromagnétique opposée avec celle-ci sont connectées à une sortie génératrice; D'autres conclusions des enroulements des électromagnoles nommés sont connectées à travers des diodes 11 à une autre sortie génératrice 13 (avec cette inclusion de diodes, la sortie 12 sera négative et la sortie est 13 positive). C'est-à-dire que si le début de l'enroulement (B) est connecté au bus négatif pour l'électromagnétique, l'extrémité de l'enroulement (E) est connectée à l'électromagnétique opposé à celle-ci. De même pour d'autres électroaimants.

FIGUE. 4-7 présente différents circuits de pont pour le courant de redressement. La connexion de ponts, redressant le courant de chacun des électroaimants, peut être parallèle, cohérent ou mélangé. Du tout divers régimes Utilisé pour redistribuer le courant de sortie et les caractéristiques potentielles du générateur électrique. Le même générateur électrique, en fonction des modes de fonctionnement, peut avoir un ou plusieurs schéma de redressement. De préférence, le générateur électrique contient un commutateur en option pour sélectionner le mode de fonctionnement souhaité (schéma de connexion de pont).

La figure 4 montre le schéma de circuit électrique du générateur électrique avec l'un des schémas de pont du redressement actuel. Chacun des électroaimants I-VI est connecté à un pont séparé 15, qui sont à son tour connectés en parallèle. Les pneus totaux sont connectés respectivement à la sortie négative de 12 du générateur électrique ou à 13.

La figure 5 présente un circuit électrique avec une connexion série de tous les ponts.

FIGUE. 6 montre un circuit électrique avec un composé mixte. Ponts, courant de redressement des électromagnoles: I et II; III et IV; V et vi sont connectés dans paire. Et les paires à tour de rôle sont connectées parallèlement à travers les pneus totaux.

La figure 7 présente un circuit électrique de circuit d'un générateur électrique, dans lequel un pont séparé redresse le courant de la paire d'électroaimants diamétralement opposés. Pour chaque paire d'électroaimants diamétralement opposés, les conclusions (dans ce cas "B") sont interconnectées électriquement et les conclusions restantes sont reliées au pont de redressement 15. Le nombre total de ponts est M / 2. Les ponts de diffusion peuvent être connectés en parallèle et / ou séquentiellement. La figure 7 montre une connexion parallèle de ponts.

En fonction des caractéristiques du fonctionnement du générateur électrique, le rotor peut être situé à la fois du côté extérieur du stator et à l'intérieur du stator. La figure 8 montre un diagramme d'un générateur électrique avec une version extérieure du rotor (10 électroaimants; 36 \u003d 18 + 18 aimants permanents (K \u003d 2)). La conception et le principe de l'opération d'un tel générateur électrique sont similaires à ceux décrits ci-dessus.

Le générateur électrique effectué conformément à la présente invention peut comprendre plusieurs sections A, B et C (Fig. 9). Le nombre de telles sections dépend de la puissance de la source d'énergie mécanique (moteur d'entraînement) et des paramètres requis du générateur électrique. Chacune des sections correspond à l'une des conceptions décrites ci-dessus. Le générateur électrique peut inclure à la fois des sections et des sections identiques qui diffèrent de l'autre par le nombre d'aimants permanents et / ou d'électroaigner ou de straightinging.

De préférence, les sections identiques sont décalées par la phase par rapport à l'autre. Cela peut être atteint, par exemple, le décalage initial du rotor dans des sections adjacentes et le décalage angulaire des électroaimants de stator dans les sections adjacentes par rapport à l'autre.

Exemples de mise en œuvre:

Exemple 1. Conformément à la présente invention, un générateur électrique a été conçu pour fournir des appareils électriques à une tension à 36 V. Le générateur électrique a été réalisé avec un rotor externe rotatif sur lequel 36 aimants permanents ont été placés (18 dans chaque rangée, K \u003d 2) en alliage Fe-ND. Le stator transporte 8 paires d'électroaimants, chacune ayant deux bobines contenant 100 tours du fil PTTV d'un diamètre de 0,9 mm. Le circuit d'inclusion est le pont, avec un composé des mêmes conclusions d'électroaimants diamétralement opposés (Fig. 7).

diamètre extérieur - 167 mm;

tension de sortie - 36 V;

courant maximum - 43 a;

puissance - 1,5 kW.

Exemple 2. Conformément à la présente invention, un générateur électrique a été conçu pour recharger des alimentations (paire de piles par 24 V) pour véhicules électriques urbains. Le générateur électrique est effectué avec un rotor interne rotatif, qui contient 28 aimants permanents (14 dans chaque rangée, K \u003d 1) fabriqués à partir de l'alliage Fe-ND-B. Le stator porte 6 paires d'électroaimants, chacun ayant deux bobines contenant 150 tours enroulée par le fil PTTV d'un diamètre de 1,0 mm. Le schéma d'inclusion est un mode à deux langues avec un point moyen (Figure 3).

Le générateur électrique a les paramètres suivants:

diamètre extérieur - 177 mm;

la tension de sortie est de 31 V (pour le chargement 24 dans le bloc de batterie);

courant maximum - 35a,

puissance maximale - 1,1 kW.

De plus, le générateur électrique contient un régulateur de tension automatique de 29,2 V.

RÉCLAMER

1. Un générateur électrique contenant au moins une section circulaire comprenant un rotor avec un noyau magnétique circulaire, sur lequel un nombre pair d'aimants permanents formant deux rangées parallèles de pôles avec une polarité alternée longitudinalement et transversale sont fixes, le stator portant un nombre pair de les électroaimants de fer à cheval situés parentent dans l'opposé l'un de l'autre, un dispositif de redressement du courant électrique, où chacun des électroaimants comporte deux bobines avec une direction constante du compteur de l'enroulement, tandis que chacune des bobines d'électroaimants est située au-dessus de l'une des rangées parallèles de la Polonais de rotor et le nombre de pôles d'une rangée égale à N satisfait de la relation

n \u003d 10 + 4k, où k est un entier de prise de valeur 0, 1, 2, 3, etc.

2. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre d'électroaimés du stator m satisfait au rapport M N-2.

3. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de redressement du courant électrique contient des diodes connectées à, au moins une des bornes des enroulements des électroaimants.

4. Générateur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les diodes sont reliées via un mode à deux paroles avec un circuit moyen.

5. Générateur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les diodes sont reliées le long du schéma de chaussée.

6. Générateur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le nombre de ponts est m, et ils sont interconnectés en série ou en parallèle ou parallèle séquentiellement.

7. Générateur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité de ponts est m / 2 et l'une des mêmes sorties de chaque paire d'électroaimants diamétralement opposés sont connectées, tandis que d'autres sont connectés à un pont.

8. Générateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor est situé à l'extérieur du stator.

9. Générateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor est situé à l'intérieur du stator.

10. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient au moins deux sections identiques.

11. Générateur électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu 'au moins deux sections sont déplacées par la phase par rapport à l'autre.

12. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient au moins deux sections qui diffèrent dans le nombre d'électroaimants.

13. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qui contient en outre l'unité de régulateur de tension.

Les machines synchrones avec des aimants permanents (magnétoélectriques) n'ont pas d'excitation d'enroulement sur le rotor et le flux magnétique excitant est créé par des aimants permanents situés sur le rotor. Le stator de ces machines de la conception habituelle avec une enroulement à deux ou trois phases.

Appliquez ces machines les plus souvent comme moteurs à faible puissance. Les générateurs d'aimants permanents synchrones sont appliqués moins souvent, principalement en tant que générateurs de fréquence renforcée de manière autonome, de petite et moyenne puissance.

Moteurs magnétoélectriques synchrones. Ces moteurs ont été distribués en deux versions de design: avec un emplacement radial et axial d'aimants permanents.

Pour emplacement radial Aimants permanents L'emballage du rotor avec un tampon, fabriqué sous la forme d'un cylindre creux, est fixé sur la surface extérieure des pôles express de l'aimant permanent 3. Dans le cylindre, faites des emplacements interpolaires qui empêchent la fermeture de l'écoulement d'un aimant constant dans ce cylindre (Fig. 23.1,).

Pour emplacement axial Aimants La conception du rotor est similaire à la conception du moteur de court-circuit asynchrone du rotor. Les aimants constants de l'anneau sont appuyés sur les extrémités de ce rotor (Fig. 23.1, ).

L'agencement axial de l'aimant est utilisé dans des moteurs de faible diamètre avec une puissance allant jusqu'à 100 W; Les conceptions avec la disposition radiale des aimants sont utilisées dans des moteurs de plus grand diamètre d'une capacité allant jusqu'à 500 W et plus.

Les processus physiques se produisant dans le début asynchrone de ces moteurs ont une certaine caractéristique du fait que les moteurs magnétoélectriques sont autorisés dans l'état excité. Le champ d'un aimant permanent dans le processus d'overclocking du rotor apporte dans l'enroulement du stator EMF
, la fréquence dont la fréquence augmente proportionnellement à la fréquence de rotation du rotor. Cet EMF mène à l'enroulement du courant du stator, interagissant avec le champ d'aimants permanents et créant freinmoment
, dirigé vers la rotation du rotor.

Figure. 23.1. Moteurs synchrones magnétoélectriques avec radiale (A) et

axial (b)emplacement des aimants permanents:

1 - stator, 2 - rotor court-circuit, 3 - aimant permanent

Ainsi, lorsque le moteur est accéléré avec des aimants permanents, deux moments asynchrones agissent sur son rotor (Fig. 23.2): tournant
(du courant , agissant dans l'enroulement du stator du réseau) et du frein
(du courant induit dans l'enroulement du stator aimant constant).

Cependant, la dépendance de ces moments de la vitesse du rotor (glissement) est différente: couple maximum
correspond à une fréquence significative (légèrement glissante) et à un couple de freinage maximal M. T. - basse vitesse (grande diapositive). L'accélération du rotor se produit sous l'action de la résultante
qui a un "échec" significatif dans la zone de petite vitesse. Des courbes montrées sur la figure, on peut voir que l'influence du moment
sur les propriétés de départ du moteur, en particulier au moment de l'entrée dans le synchronisme M. vk , beaucoup.

Pour assurer une démarrage fiable du moteur, il est nécessaire que le couple minimum résultant en mode asynchrone
et le moment d'entrée dans le synchronisme M. vk , il y avait plus de points de charge. La forme d'un moment asynchrone de magnétoélectrique

Fig.23.2. Graphiques moments asynchrones

moteur synchronisé magnétoélectrique

le moteur dépend en grande partie de la résistance active de la cellule de départ et du degré d'excitation du moteur caractérisé par la magnitude
où E. 0 - EMF de la phase du stator, induit en mode veille lors de la rotation du rotor avec une fréquence synchrone. Avec l'augmentation de "Échec" dans la courbe du moment
augmente.

Les processus électromagnétiques des moteurs synchrones magnétoélectriques sont en principe similaires aux processus des moteurs d'excitation électromagnétique synchrone. Cependant, il est nécessaire de garder à l'esprit que des aimants constants dans des machines magnétoélectriques sont soumis à la démagnétisation de l'effet du flux magnétique de la réaction d'ancrage. L'enroulement de départ un peu affaiblit cette démagnétisation, car les effets de blindage sur des aimants permanents.

Les propriétés positives des moteurs synchrones magnétoélectriques sont une stabilité accrue de fonctionnement en mode synchrone et l'uniformité de la vitesse de rotation, ainsi que la possibilité de faire pivoter simplement plusieurs moteurs inclus dans un réseau. Ces moteurs ont des indicateurs d'énergie relativement élevés (efficacité et
,).

Les inconvénients des moteurs synchrones magnétoélectriques sont une valeur accrue par rapport aux moteurs synchrones d'autres types, en raison du coût élevé et de la complexité du traitement des aimants permanents effectués à partir d'alliages avec une grande force coercitive (Alni, Alnico, Magno et al.). Ces moteurs sont généralement fabriqués à faible puissance et utilisés dans la fabrication d'instruments et les appareils automatiques pour conduire des mécanismes nécessitant une constance de la vitesse de rotation.

Magnétoelek synchronetricical générateurs. Le rotor d'un tel générateur est effectué à basse puissance en tant que "astérisque" (Fig. 23.3, mais), avec une puissance moyenne - avec des poteaux à griffes et un aimant permanent cylindrique (Fig. 23,3, b).Le rotor avec des poteaux à griffes permet d'obtenir un générateur de diffusion de pôles qui limite le courant de choc avec un court-circuit soudain du générateur. Ce courant est un plus grand danger pour un aimant permanent en raison d'un fort effet de démagnétisation.

Outre les inconvénients indiqués lors de la prise en compte des moteurs synchrones magnétoélectriques, des générateurs d'aimants permanents ont un autre inconvénient du fait de l'absence d'enroulement d'une excitation, et donc l'ajustement de la tension dans les générateurs magnétoélectriques est presque impossible. Cela rend difficile la stabilisation de la tension du générateur lorsque la charge change.

Fig.23.3. Rotors de générateurs synchrones magnétoélectriques:

1 - arbre; 2 - aimant permanent; 3 - Pôle; 4 - Manches non magnétiques

Lévlette Dmitry

La principale différence entre chaque moteur synchrone avec des aimants permanents (SDPM) et réside dans le rotor. Des études montrent que SDPM a environ 2% de plus que très efficace (IE3) moteur électrique asynchrone, à condition que le stator ait la même conception, et la même chose est utilisée pour contrôler. Dans le même temps, des moteurs électriques synchrones avec des aimants permanents par rapport aux autres moteurs électriques ont de meilleurs indicateurs: puissance / volume, moment / inertie, etc.

Constructions et types de moteur électrique synchrone avec des aimants permanents

Le moteur synchrone avec des aimants permanents, comme tout, consiste en un rotor et un stator. Le stator est une partie fixe, le rotor est une partie en rotation.

En règle générale, le rotor est situé à l'intérieur du stator du moteur électrique, il existe également des structures avec des moteurs électriques à rotor externes.


Constructions d'un moteur synchrone avec des aimants permanents: la gauche est standard, la droite est convertie.

Rotor consiste en des aimants permanents. Les matériaux à forte force coercitive élevée sont utilisés comme aimants permanents.

    Par la conception du rotor, des moteurs synchrones sont divisés en:

Le moteur électrique avec des poteaux implicitement exprimés a une inductance égale le long des axes longitudinaux et transversaux L D \u003d L Q, tandis qu'au moteur électrique avec des poteaux explicitement prononcés, l'inductance transversale n'est pas égale à la longitudinale L q ≠ l d.


La section transversale des rotors avec une attitude différente de LD / LQ. Marges noires marquées. Sur la figure D, des rotors stratifiés axialement axialement, dans la figure B et S des rotors représentés avec des barrières.

Rotor de moteur synchrone avec installation de surface d'aimants permanents

Moteur synchrone de rotor avec aimants intégrés

Stator Se compose d'une coque et d'un noyau avec de l'enroulement. Les conceptions les plus courantes avec une enroulement à deux et trois phases.

    Selon la conception du stator, le moteur synchrone avec des aimants permanents arrive:
  • avec enroulement distribué;
  • avec un enroulement concentré.

Distribué Ils appellent une telle enroulement, dans laquelle le nombre de rainures par poteau et la phase q \u003d 2, 3, ...., k.

Concentré Ils appellent une telle enroulement, dans laquelle le nombre de rainures par poteau et la phase q \u003d 1. Dans ce cas, les rainures sont uniformément dans la circonférence du stator. Deux bobines formant l'enroulement peuvent être connectées à la fois successivement et en parallèle. Le principal inconvénient de ces enroulements est l'impossibilité d'influence sur la forme de la courbe EDC.

Schéma d'enroulement distribué triphasé


Schéma d'enroulement concentré triphasé

    Forme d'EMF inverse. Le moteur électrique peut être:
  • trapézoïdal;
  • sinusoïdal.

La forme de la courbe EDC dans le conducteur est déterminée par la courbe de distribution d'induction magnétique dans l'intervalle de la circonférence du stator.

Il est connu que l'induction magnétique dans l'écart sous un pôle prononcé du rotor a une forme trapézoïdale. La même forme a un ajustement dans le conducteur EMF. S'il est nécessaire de créer un EMF sinusoïdal, les conseils de pôle attachent une telle forme à laquelle la courbe de distribution d'induction serait proche de sinusoïdale. Cela contribue aux grincements des pointes du rotor de pôle.

Le principe de fonctionnement du moteur synchrone est basé sur l'interaction du stator et le champ magnétique constant du rotor.

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Champ magnétique rotatif du moteur synchrone

Le champ magnétique du rotor, interagissant avec le courant alternatif synchrone de l'enroulement du stator, en fonction de la création, forçant le rotor à tourner ().

Les aimants permanents situés sur le Rotor SDPM créent un champ magnétique constant. Avec une vitesse de rotor synchrone avec un champ de stator, le pôle de rotor est déverrouillé avec un champ magnétique rotatif du stator. En relation avec cela, le SDPM ne peut pas démarrer lorsqu'il est connecté directement au réseau de courant triphasé (fréquence de courant en 50 Hz).

Contrôle du moteur synchrone avec des aimants permanents

Pour le fonctionnement d'un moteur synchrone avec des aimants permanents, un système de contrôle est requis, par exemple, ou un servo. Dans ce cas, il existe un grand nombre de Méthodes de gestion du contrôle mis en œuvre par les systèmes de contrôle. Choix méthode optimale La gestion dépend principalement de la tâche qui est placée devant le lecteur électrique. Méthodes de gestion de base moteur électrique synchrone Avec des aimants permanents, sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

Contrôler Avantages désavantages
Sinusoïdal Schéma de contrôle simple
Avec capteur de position Installation lisse et précise de la position du rotor et de la vitesse de rotation du moteur, une large gamme de réglementations Nécessite un capteur de position de rotor et un puissant microcontrôleur de système de contrôle
Sans capteur de position Aucun capteur de position du rotor n'est requis. Installation lisse et précise de la position du rotor et de la vitesse de rotation du moteur, une large gamme de régulation, mais moins qu'avec un capteur de position Gestion factice orientée polaire dans toute la plage de vitesse Il est possible uniquement pour SDPM avec un rotor avec des pôles explicites, un puissant système de contrôle est requis.
Schéma de gestion simple, bonnes caractéristiques dynamiques, grande variété de régulation, sans capteur de position de rotor Couple de pulsations élevées et courant
Trapétique Sans retour Schéma de contrôle simple La gestion n'est pas optimale et ne convient pas aux tâches, lorsque la charge de charge est possible.
DE retour Avec capteur de position (capteurs de hall) Schéma de contrôle simple Capteurs de la salle recherchés. Il y a moment pulsations. Conçu pour contrôler le SDPM avec un EMF inverse trapézdinal, lors du contrôle du SPMM avec un EDC inversé sinusoïdal, le moment moyen ci-dessous est de 5%.
Sans capteur Besoin d'un système de contrôle plus puissant Ne convient pas à travailler sur bas tours. Il y a moment pulsations. Conçu pour contrôler le SDPM avec un EMF inverse trapézdinal, lors du contrôle du SPMM avec un EDC inversé sinusoïdal, le moment moyen ci-dessous est de 5%.

Méthodes populaires pour les aimants de commande Moteur synchrone

Pour résoudre des tâches simples, les commandes Trapestial sur les capteurs de la salle sont couramment utilisées (par exemple - ventilateurs d'ordinateur). Pour résoudre des problèmes nécessitant des caractéristiques maximales à partir du variateur électrique, la commande polyatéentisée est généralement sélectionnée.

Contrôle trempe

L'une des méthodes les plus simples de contrôle d'un moteur synchrone avec des aimants permanents est la commande trapézoïdale. La gestion traditionnelle est utilisée pour contrôler le SDPM avec un EDC en marche arrière trapézaine. Dans ce cas, cette méthode vous permet également de contrôler le SPM avec un EMF inversé sinusoïdal, mais le moment moyen de l'entraînement électrique sera inférieur à 5% et le moment où la pulsation sera de 14% de la valeur maximale. Il y a un contrôle trapétial sans retour et retour sur la position du rotor.

Contrôler sans retour Pas de manière optimale et peut conduire à la sortie du SDPM du synchronisme, c'est-à-dire Par perte de contrôlabilité.

    Contrôler avec rétroaction Peut être divisé en:
  • contrôle trempe sur le capteur de position (généralement - sur les capteurs de hall);
  • contrôle trempe sans capteur (Tumbay Trapezda).

En tant que capteur de position de rotor, les commandes trapézales SDPM triphasées sont couramment utilisées trois capteurs haut de gamme, ce qui vous permet de déterminer un angle avec une précision de ± 30 degrés. Avec ce contrôle, le vecteur actuel du stator ne prend que six positions par période électrique, à la suite de laquelle il y a des pulsations momentanées à la sortie.


    Il existe deux façons de déterminer la position du rotor:
  • sur le capteur de position;
  • sans capteur - en calculant l'angle, un système de contrôle en temps réel basé sur les informations disponibles.

Contrôle SDPM orienté polaire sur le capteur de position

    Les types de capteurs suivants sont utilisés comme capteur d'angle:
  • inductif: transformateur rotatif de sinus-cosinus (SKVT), réducteurosyne, Industosin et al.;
  • optique;
  • magnétique: capteurs magnétiques.


Contrôle SDPM orienté poteau sans capteur de position

En raison du développement rapide des microprocesseurs depuis les années 1970, des procédés de vecteur désespéré pour contrôler le courant alternatif sans balai ont commencé à être développés. Les premières méthodes précipitatives de détermination de l'angle étaient basées sur les propriétés du moteur électrique pour générer un EMF inversé pendant la rotation. L'EMF inverse du moteur contient des informations sur la position du rotor, de sorte que le rapport de l'EDC inverse dans le système de coordonnées stationnaire peut calculer la position du rotor. Mais lorsque le rotor ne bouge pas, l'EMF inverse est absent, et sur des revents bas, l'EMF inverse a une petite amplitude, ce qui est difficile à distinguer du bruit, ce procédé ne convient donc pas à la détermination de la position du rotor de moteur à basse. revs.

    Il existe deux options communes pour lancer SDPM:
  • exécuter en tant que méthode scalaire - lancement par une caractéristique prédéterminée de la dépendance de la tension de la fréquence. Mais le contrôle scalaire limite considérablement les capacités du système de contrôle et des paramètres du lecteur électrique dans son ensemble;
  • - Cela ne fonctionne qu'avec le SDPM dans lequel le rotor a explicitement prononcé des pôles.


Actuellement, il est possible uniquement pour les moteurs avec un rotor avec des pôles explicites.

Générateur de courant alternatif synchrone triphasé sans collage magnétique avec excitation des aimants de néodyme constants, 12 paires de pôles.

Il y a longtemps temps soviétique Dans le magazine "Modèles Designer" a publié un article dédié à la construction d'un moulin à vent de type rotatif. Depuis lors, j'ai le désir de construire quelque chose comme ça sur mon terrain Cottage, mais cela n'a pas atteint de vraies actions. Tout a changé avec l'avènement des aimants de néodyme. A posé un tas d'informations sur Internet et ce qui s'est passé.
Dispositif générateur: Deux disque d'acier De faible acier au carbone avec des aimants collées est relié de manière rigide à travers un manchon d'espacement. Dans l'écart entre les disques, il y a des bobines plates fixes sans cœurs. L'induction EMF résultant dans les moitiés de la bobine est opposée dans la direction et est résumée dans le général EDC de la bobine. L'induction EMF résultant du conducteur se déplaçant dans un champ magnétique homogène constant est déterminée par la formule E \u003d b · v · l Où: B.-induction magnétique V.- mouvement de mouvement L.-La longueur de longueur étendue. V \u003d π · D · N / 60 Où: RÉ.-diamètre N.-vitesse rotationnelle. L'induction magnétique dans l'écart entre les deux pôles est inversement proportionnelle au carré de la distance entre eux. Le générateur est assemblé sur le support inférieur de la turbine éolienne.

Le diagramme du générateur triphasé, pour la simplicité est déployé dans l'avion.

En figue. 2 montre le schéma de la disposition des bobines lorsque leur nombre est à nouveau à nouveau, les croix entre les pôles augmentent dans ce cas. Les bobines se chevauchent sur 1/3 de la largeur des aimants. Si la largeur des bobines est réduite de 1/6, ils se tiennent dans une rangée et l'écart entre les pôles ne changera pas. L'espace maximum entre les pôles est égal à la hauteur d'un aimant.

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