В большинстве случаев СМ выполняют с неподвижным статором (якорем), а питание на обмотку возбуждения подводят через щетки с помощью двух колец.
Рис. 1 - Конструктивная схема синхронной машины
На статоре СМ (рис. 1), включающем корпус 1 и сердечник статора 2, расположена трехфазная обмотка 3, подключаемая к сети. Обмотка возбуждения 5 располагается на полюсе 4 ротора 6 и получает питание от источника постоянного тока посредством контактных колец 9 и щеток 8. Вращение ротора 6 обеспечивается в подшипниковых щитах 7, в которые встроены подшипники. Ротор может иметь явно выраженные (рис. 2, а) или неявно выраженные полюса (рис. 2, б). Явнополюсный ротор обычно применяют в тихоходных СМ с большим числом полюсов (четыре и более), неявнополюсный — в быстроходных машинах (на 3000 об/мин), имеющих на роторе два полюса.
В первом случае обмотку возбуждения 5 выполняют в виде катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют с помощью полюсных наконечников 10. В неявнополюсном роторе обмотку возбуждения размещают в пазах 12 сердечника, выполненного в виде массивной стальной поковки, и укрепляют в них при помощи немагнитных клиньев. Лобовые части обмоток, на которые воздействуют большие динамические усилия, крепят с помощью цилиндрических стальных бандажей. В полюсных наконечниках явнополюсных роторов СМ размещают демпферную (успокоительную) обмотку II, необходимую для улучшения переходных процессов.
Рис. 2 - Конструктивная схема ротора синхронной машины: а – явнополюсного; б — неявнополюсного
Назначение обмотки возбуждения в СМ заключается в создании магнитного поля, синусоидально-распределенного на ширине полюса. Для этого полюсным наконечникам в явнополюсных роторах придают такую конфигурацию чтобы под серединой полюса воздушный зазор между полюсным наконечником и статором был минимальным, а по краям — увеличенным (рис. 2, а). Эта же цель в неявнополюсном роторе достигается за счет того, что пазы для укладки обмотки возбуждения занимают примерно 2/3 каждого полюсного деления (рис. 2, б).
В настоящее время все более широкое применение находят бесщеточные синхронные машины, не имеющие контактных колец на роторе и щеточных устройств. В таких машинах обмотка возбуждения получает питание от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель, в свою очередь, получает питание от возбудителя, который имеет на вращающемся роторе трехфазную обмотку, возбуждаемую неподвижными постоянными магнитами, расположенными на статоре.
