Безколекторна універсальна електрична машина федоренка

Номер патенту: 76386

Опубліковано: 17.07.2006

Автор: Федоренко Володимир Миколайович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Безколекторна електрична машина, яка містить корпус, вал ротора з підшипниками, на якому розміщена втулка з магнітними системами, між полюсами магнітних систем ротора розміщений статор з робочими обмотками, яка відрізняється тим, що вал ротора порожнистий з отворами в торцевій і поздовжній частинах, на осі вала ротора розміщені крильчатки, а магніти ротора розташовані із змінною полярністю магнітного поля відносно статора, при цьому статор виконаний у формі плоского диска, в якому розміщені обмотки, витки яких розділені на дві частини, при цьому напрямок намотки витків в частинах протилежний, і кожна обмотка розміщена між двома парами магнітів різнойменної полярності.

2. Безколекторна електрична машина за п.1, яка відрізняється тим, що виконана у вигляді пакета, в якому кількість статорів з обмотками збудження «n», а кількість магнітних систем «n+1».

3. Безколекторна електрична машина за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що обмотки статора мають кількість від 1 до «n».

4. Безколекторна електрична машина за п. 1, яка відрізняється тим, що обмотки статора розміщені по колу з чергуванням їх частин одна відносно іншої.

Текст

1. Безколекторна електрична машина, яка містить корпус, вал ротора з підшипниками, на якому розміщена втулка з магнітними системами, між полюсами магнітних систем ротора розміщений статор з робочими обмотками, яка відрізняється тим, що вал ротора порожнистий з отворами в торцевій і поздовжній частинах, на осі вала C2 2 (19) 1 3 До числа недоліків цієї машини варто віднести: 1. Неможливість отримання напруги чистої синусоїдальної форми в режимі генератора; 2. Недостатнє охолодження робочих обмоток, що впливає на надійність і потужність; 3. Модульне виконання - зайва вага, габарити, вартість. Незважаючи на зазначені недоліки БУЕМ Белашова, вона взята як найближчий аналог, тому що має більш високий ККД у порівнянні з вище розглянутими. Задачею пропонуємого винаходу є значне поліпшення вихідних показників БУЕМ за рахунок пакетного розташування магнітних систем з обмотками збудження та отримання при цьому більшої потужності, надійності роботи за рахунок повітряного охолодження робочих обмоток. Задача вирішена завдяки створенню наступного взаємозв'язку істотних ознак. До числа істотних ознак варто віднести такі: 1. Корпус БУЕМ; 2. Вал ротора з підшипниками; 3. Магнітні системи з постійними магнітами що чергуються полярністю магнітного поля; 4. Пакетне виконання - у виді пакета, у якому кількість статорів з обмотками збудження «п», а кількість магнітних систем «п-Н»; 5. Вал ротора має порожнину; 6. Отвори у торцевій і продольній частинах вала ротора; 7. На осі вала ротора встановлені вентилятори; 8. Статор виконаний у формі плоского диска; 9. У диску розміщені обмотки, витки яких розділені на дві частини; 10. Напрямок намотування дроту7 в частинах обмотки протилежний; 11. Кожна обмотка розміщена між двома парами магнітів різнойменної полярності. При цьому загальними ознаками пропонуємого рішення з найближчим аналогом є: 1,2,3. Відмінними ознаками є: 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 11. Завдяки такому сполученню істотних відомих і відмінних ознаків забезпечується компактне компонування електричної машини, що володіє високою надійністю за рахунок безпосереднього охолодження повітрям робочих обмоток і простотою конструкції її елементів. Усе це дозволило знизити вагу, зменшити габарити електромашини, забезпечити їй універсальність за рахунок розширення функціональних можливостей, а саме: - за рахунок послідовно-параллельного включення секцій статора(ів) можливо змінювати робоче напруження; - за рахунок зміни кількості стандартних елементів – статорів з магнітними системами - можна змінювати діапазон потужності; - шляхом зрушення статорів на необхідний кут друг відносно друга можливо отримати кількість фаз змінної напруги від 1 до «k»; - можливість роботи як у режимі генератора, так і в режимі електродвигуна. 76386 4 Більш зрозумілою конструкція пропонуємо!" БУЕМ буде з приведеного нижче переліку її креслень і опису роботи. Фіг. 1 – загальний вид БУЕМ, продольний розріз. Фіг. 2 - магнітна система з магнітами. Фіг.3 - розріз А-А вала ротора з втулкою 5. Фіг. 4 - статор з обмотками. У корпусі 1 через підшипники 2 встановлений ротор 3. Ротор 3 складається з полого вала 4, втулок 5 та магнітної системи 6. Магнітна система 6 у свою чергу складається з діелектричного диска 7 (фіг.2), у корпусі якого по окружності встановлені постійні магніти 8 (фіг.2) з послідовним чергуванням полюсів. Полий вал 4 має торцеві вентиляційні отвори 9 і продольні вентиляційні отвори 10 (фіг. 1,3) для охолодження обмоток 11 (фіг. 1,4) статора 12. Для охолодження обмотки 11 на осі вала 4 встановлені вентилятори 13. Для фіксації втулок 5 ротора 3 на валу 4 маються шліци 14 (фіг.З), а на втулці 5 - пази 15 (фіг.2,3). На втулках 5 встановлені магнітні системи 6. Магнітні системи 6 ротора 3 встановлені друг відносно друга на валу 4 з послідовим чергуванням полюсів магнітів 8 (фіг. 1,2). Зовнішні сторони магнітів 8 першої і останньої магнітних систем 6 замкнуті магнитопроводом 16. Між магнітними системами 6 ротора 3 на втулках 17 з повітряним зазором 18 розташовані обмотки 11 статора 12 (фіг. 1,4). Обмотка 11 статора 12 розташована в площині і намотана таким чином, що витки однієї її половини спрямовані в одну сторону, а іншої половини в протилежну. При цьому геометричне розташування витка «а» в одній половині обмотки 11 відповідає витку «а'» в інший половині, витка «Ь» в одній половині обмотки «Ь'» в інший і т.д. (фіг.4), при цьому магнитне поле постійних магнітів 8 ротора 3 взаємодіє з магнітним полем кожного окремого проводника статора 12. Кожна половина обмотки 11 знаходиться в повітряному зазорі 18 між полюсами магнітів 8, при цьому напрямок магнітного поля в кожній половині обмотки протилежний (фіг. 1,2). Кількість обмоток 11 у статорі 12 може бути від 1 до «т» за умови, що на кожну обмотку 11 приходиться дві пари магнітів 8 ротора 3 з відповідним розташуванням полюсів (фіг. 1,2). Постійні магніти 8 можуть бути замінені на електромагніти, для цього необхідно встановити колектор для живлення електромагнітів. БУЕМ працює наступним способом; У режимі генератора При обертанні вала 4, ротора 3 з постійними магнітами 8, у кожному витку а-а' і т.д. обмоток 11 статора 12 індуцюється ЕДС. Величина індуцюємої ЕДС, що виникає в обмотці 11 при перетині її витків магнитним полем постійних магнітів 8, залежить від магнітної індукції «В» магнітів 8, робочій довжини проводнику-«Ь» витків а-а' і т.д. і швидкості їхнього руху в магнітному полі «V». Ця залежність виражається формулою: E=BLV ,де Е - ЕДС, вольт; 8 – магнітна індукція, тесла; L - робоча довжина проводника, м; V – швидкість руху проводника відносно магнітного поля постійних магнітів, м/сек. 5 Так як напрямок витків а-а' і т.д. у правої та лівої половинах обмотки 11 має протилежний напрямок (фіг.4), а магнітні пари 8 мають протилежний напрямок магнітного поля (фіг. 1,2), то струм у правій та лівій половинах обмотки 11 буде складатися. Враховуя намотування обмотки 11 (фіг.4), тобто геометричне розташування витків правої та лівої половини, наростання і зменшення струму в обмотці 11 буде гармонійним, тобто струм буде мати синусоїдальну форму. У даній конструкції ефективно вирішена проблема безпосереднього охолодження обмоток 11 статора 12 потоком повітря 20. При обертанні вала 4 ротора 3, на торцях якого знаходяться вентилятори 13, повітря через торцеві отвори 9 накачується в полий вал 4, а потім через отвори 10 (фіг. 1,3), повітряний зазор 18 між обмо 76386 6 тками 11 і магнітними системами 6 попадає в атмосферу. Таким чином відбувається безпосереднє охолодження кожного витка обмоток 11 статорів 12. Це рішення дозволило підвищити надійність електромашини та збільшити видобуваєму (використаєму) потужність. У режимі електродвигуна Для цього необхідно мати мінімум два статори 12, зрушених уздовж осі обертання ротора друг відносно друга на 90 полюсних градусів. Перемінна напруга, що має синусоїдальну чи прямоугольну форму, подається роздільно на парні і непарні статори 12 через схему керування зі зрушенням фаз у 90°. По пропонуємій БУЕМ виготовлено і випробувано дослідний зразок. 7 Комп’ютерна верстка О. Чепелев 76386 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

General-purpose commutatorless electric machine proposed by fedorenko v.m.

Назва патенту російською

Бесколлекторная универсальная электрическая машина, предложенная федоренко в.н.

МПК / Мітки

МПК: H02K 23/54, H02K 27/00, H02K 21/00

Мітки: універсальна, машина, електрична, федоренка, безколекторна

Код посилання

<a href="https://uapatents.com/4-76386-bezkolektorna-universalna-elektrichna-mashina-fedorenka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Безколекторна універсальна електрична машина федоренка</a>

Подібні патенти