Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электроприводах погружных и перекачивающих насосов, в электроприводах компрессоров, перемещения грузов, дверей, задвижек и т.д. Индуктор линейного электродвигателя выполнен в виде ряда кольцевых расположенных с определенным продольным шагом сердечников, каждый из которых имеет два полюсных выступа, между которыми уложены кольцевые катушки фазной обмотки. Внутри или...
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электроприводе, на транспорте, в системах управления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известны электрические машины с переменным магнитным сопротивлением - индукторные и реактивные, обладающие простой конструкцией благодаря безобмоточному ротору и отсутствию щеточных контактов [1]. Их недостатком являются необходимость размещения на статоре распределенных статорных обмоток и увеличенная масса магнитопровода.
Известны также вентильно-индукторные двигатели, широко применяемые в современных технологиях [2].
Наиболее близкий к данному изобретению является вентильно-индукторный реактивный двигатель (называемый в английской литературе Switched Reluctance Motor - SRМ)[3], содержащий индуктор, на котором размещается шихтованный магнитопровод с полюсными выступами, охваченными фазными катушками возбуждения с вентильными коммутаторами для поочередного подключения катушек фаз к источнику постоянного тока, и якорь, установленный с возможностью рабочего перемещения относительно индуктора и снабженный магнитопроводом с полюсными выступами, число которых не равно числу полюсных выступов индуктора, причем размеры выступов обеспечивают циклическое согласованное расположение выступов индуктора и якоря напротив друг друга через рабочий зазор одновременно для одной фазы.
Индуктор размещен на наружном цилиндрическом статоре и выполнен в виде общего для всех фаз кольцевого сердечника с полюсными выступами, обращенными к оси двигателя и охваченными фазными катушками, подключенными через вентильные ключи к сети постоянного тока, а якорь размещен на роторе и выполнен в виде цилиндрического сердечника с наружными полюсными выступами, обращенными к индуктору. Ротор закреплен в подшипниках с возможностью вращения относительно статора.
Как и любая электрическая машина, двигатель может выполняться линейным, когда индуктор и якорь изготовляются в виде параллельных сплошных линейных сердечников с обращенными друг к другу полюсными выступами и катушками возбуждения на выступах индуктора.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Недостатками двигателя как в цилиндрическом, так и в линейном варианте являются большие удельная масса (кг/кВт) и потери, а также пониженный пусковой момент и значительные пульсации рабочего момента.
Повышенная удельная масса двигателя определяется, во-первых, относительно низкими значениями главного показателя эффективности работы двигателя - кратности изменения магнитной проводимости (): к = max/min, так как при рассогласованном положении полюсных выступов индуктора и якоря, когда = min, имеются значительные потоки рассеяния, замыкающиеся через кольцевой магнитопровод якоря, противолежащий полюсным выступам индуктора. В известных конструкциях к 10. Во-вторых, большая масса и пониженный пусковой момент двигателя объясняются тем, что пусковой и рабочий моменты создаются одновременно полюсными выступами индуктора для одной фазы, число которых нельзя существенно увеличить, так как при этом полюса сужаются, увеличивается магнитное рассеяние и падает к. Число фаз двигателя m=z1/2, где z1 - число полюсных выступов индуктора в поперечном сечении. Относительно малое число фаз приводит к заметным пульсациям рабочего момента при переключении фазы, что ухудшает рабочие и акустические характеристики двигателя. Кроме того, в двигателе имеются взаимные магнитные потоки между фазами из-за общего магнитопровода, что снижает значение к.
Повышенные потери в двигателе возникают из-за большого объема стальных сердечников и большой длины силовых линий рабочего магнитного потока, замыкающихся по кольцевому сердечнику через полюсы одной из фаз, между которыми располагаются полюсы остальных фаз. Кроме того, в линейной модификации двигателя возникают дополнительные магнитные потери в концевых зонах из-за нарушения симметрии магнитной цепи и взаимоиндукции между фазами, имеющими общий сердечник.
Целью изобретения является снижение удельной массы и потерь в двигателе, а также повышение пускового момента и уменьшение пульсаций рабочего момента.
Цель достигается тем, что магнитопроводы индуктора и якоря выполнены в виде автономных C-образных сердечников с полюсными выступами, расположенных поперек направления относительного рабочего перемещения индуктора и якоря.
При цилиндрическом исполнении двигателя индуктор выполнен в виде цилиндра из немагнитного материала, на внутренней стороне которого размещаются последовательно сдвинутые по азимуту и параллельные оси цилиндра C-образные сердечники с катушками возбуждения, а якорь выполнен в виде внутреннего соосного с индуктором цилиндра из немагнитного материала с закрепленными на его периферии C-образными сердечниками, параллельными оси цилиндра.
Двигатель допускает линейное исполнение, в котором индуктор выполнен линейным в виде по крайней мере одной немагнитной жесткой полосы, на которой с равномерным продольном сдвигом закреплены поперечные автономные C-образные сердечники с катушками возбуждения, а якорь выполнен в виде аналогичной параллельной полосы, на которой также размещены поперечные автономные C-образные сердечники с соответствующим продольном сдвигом.
Во всех модификациях предложенного двигателя индуктор и якорь могут альтернативно размещаться как на неподвижной части (статоре), так и на подвижной части (роторе).
Положительный эффект указанной совокупности отличительных признаков заключается в том, что по сравнению с прототипом в двигателе, благодаря отсутствию кольцевых сердечников, существенно уменьшается длина магнитных линий рабочего потока и магнитная проводимость при рассогласованном положении полюсных выступов индуктора и якоря, что повышает кратность изменения магнитной проводимости к и соответственно мощность двигателя в заданных габаритах. Удельная масса двигателя при этом снижается. Кроме того, в двигателе, по сравнению с прототипом, удваивается число фаз (m=z1), так как каждый C-образный сердечник индуктора с катушками может соответствовать одной автономной фазе. Увеличение m приводит к повышению рабочего и пускового моментов (или тяги в линейных конструкциях), т.е. снижению его удельной массы и улучшению пускового режима, а также к уменьшению пульсации момента (тяги). Благодаря автономности сердечников и фаз исключается их вредное взаимное индуктивное влияние, что также повышает к и снижает удельную массу двигателя. Объем и масса стальных сердечников уменьшаются благодаря отсутствию общих для всех фаз наружных и внутренних кольцевых сердечников индуктора и якоря, что приводит к снижению удельной массы и повышению КПД. Объем поперечных участков C-образных сердечников существенно меньше объема исключаемых кольцевых сердечников индуктора и якоря.
В линейной модификации двигателя исключаются концевые эффекты благодаря автономности фаз и симметрии магнитных цепей, что также снижает потери в двигателе и его удельную массу. При линейном исполнении прототипа в концевых зонах необходимо было бы размещать дополнительные холостые полюсные выступы или увеличивать толщину продольных сердечников для облегчения замыкания рабочего потока.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Кроме того, линейный двигатель для наиболее актуальных транспортных применений позволяет обеспечить магнитный подвес и боковую стабилизацию подвижного элемента, что также уменьшает удельную массу и потери по сравнению с установками, имеющими отдельные системы подвеса и стабилизации [4].
Вентильно-индукторный реактивный двигатель
На фиг. 1 показан продольный разрез вентильно-индукторного реактивного двигателя в цилиндрическом исполнении; на фиг. 2 - Вентильно-индукторный реактивный двигатель, поперечное сечение; на фиг. 3 - продольный разрез линейного вентильно-индукторного реактивного двигателя; на фиг. 4 - поперечное сечение линейного двигателя.
В цилиндрическом исполнении (фиг. 1 и 2) двигатель содержит индуктор 1 в виде наружного немагнитного цилиндра 2, на внутренней стороне которого установлены параллельно оси автономные C-образные шихтованные сердечники 3 с катушками возбуждения 4, подключенными через вентильные коммутаторы (не показаны) к сети постоянного тока. Якорь 5 выполнен в виде внутреннего немагнитного цилиндра 6, на периферии которого закреплены параллельно оси автономные C-образные шихтованные сердечники 7. Рабочие поверхности полюсных выступов сердечников 3 и 7 имеют цилиндрический профиль. Цилиндр 6 крепится на валу 8, закрепленном в подшипниках 9 с помощью боковых щитов 10 и 11. Крепление C-образных сердечников может осуществляться, например, винтами 12 и 13, с помощью клея, штифтов или зажимов (не показаны). Сердечники 3 и 7 равномерно сдвинуты по азимуту и в согласованном положении отделены друг от друга рабочим зазором 14 с цилиндрическим профилем. Отношение сердечников 3 и 7 определяется необходимым числом фаз и обычно равно 6/4, 8/6 и т.д. [3].
продольный разрез линейного вентильно-индукторного реактивного двигателя
Возможно обращенное исполнение двигателя (не показано), когда индуктор выполняется в виде внутреннего немагнитного цилиндра, на внешней стороне которого размещаются параллельно оси C-обраные сердечники с катушками возбуждения, а якорь выполнен в виде наружного немагнитного цилиндра с закрепленными на его внутренней стороне параллельно оси C-образными сердечниками.
В линейном исполнении (фиг. 3 и 4) индуктор двигателя 15 выполнен в виде немагнитной жесткой полосы 16, на которой закреплены поперечные C-образные сердечники 17 с катушками возбуждения 4. Линейный якорь 18 содержит аналогичную немагнитную жесткую полосу 19, на которой закреплены поперечные C-образные сердечники 20. Рабочие поверхности полюсных выступов 17 и 20 плоские. В согласованном положении сердечники 17 и 20 разделены линейным рабочим зазором 21. Сердечники 17 и 20 крепятся на полосах (16 и 19), например, винтами 12 и 13 или скобами, штифтами, клеем (не показаны).
поперечное сечение линейного двигателя.
Катушки возбуждения 4 в цилиндрическом и линейном двигателях могут размещаться как на обоих полюсных выступах каждого C-образного сердечника индуктора, так и на одном из них с целью уменьшения объема проводников и снижения потерь.
Сердечники индуктора и якоря наматываются из стальной ленты с последующим разрезанием аналогично сердечникам типа ШЛ для трансформаторов [5]. Могут использоваться стандартные серийно выпускаемые блоки трансформаторных сердечников. При больших мощностях двигателя (более десятков киловатт) возможно изготовление составных C-образных сердечников в виде прямоугольных блоков из шихтованной листовой стали, скрепляемых винтами или клеем [1].
Вентильно-индукторный реактивный двигатель работает следующим образом
По заданной программе катушки возбуждения 4 каждой фазы с помощью простых вентильных коммутаторов (транзисторных или тиристорных) циклически подключаются к сети или источнику постоянного напряжения при рассогласованном положении полюсных выступов, когда магнитная проводимость минимальна (min). Ток в катушках благодаря малой индуктивности быстро нарастает и создает магнитный поток, замыкающийся через рабочий зазор по смежным C-образным сердечником индуктора и якоря. В работающей фазе эти сердечники смещены друг относительно друга, поэтому возникает сила магнитного тяжения (тяга), стремящаяся установить сердечники индуктора и якоря в согласованное положение, когда магнитная проводимость максимальна (max). Благодаря тяге возникает движение якоря относительно индуктора и перемещение механической нагрузки. Очевидно, что тяга двигателя (или момент) тем больше, чем больше кратность к = max/min При приближении полюсных выступов якоря к согласованному положению данная фаза отключается и включаются катушки следующей фазы, в которой C-образные сердечники индуктора и якоря имеют необходимое смещение. Благодаря этому тяга сохраняется. Затем включается следующая фаза и т.д. При отключении катушек часть запасаемой в них магнитной энергии рекуперируется в сеть через обратные диоды или компенсируется в дополнительных емкостях. Пульсации рабочего момента и тяги будут тем меньше, а пусковые режимы тем лучше, чем больше фаз в двигателе.
Описанная электрическая машина согласно принципу обратимости может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.
Предложенный двигатель обеспечивает уменьшение удельной массы на 20% и потерь на 20-30% по сравнению с прототипом. Он позволяет повысить пусковой момент (тягу) на 10-20% и в несколько раз понизить пульсации рабочего момента (тяги).
Линейный двигатель помимо других применений может эффективно использоваться для транспортных систем, создавая как рабочую продольную тягу, так и силы магнитного подвеса и боковой стабилизации.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
При использовании предложенного линейного двигателя на транспорте возможно размещение индуктора на экипаже, а якоря на полотне или, наоборот, якоря на экипаже, индуктора на полотне. В первом случае требуется питание катушек возбуждения через контактную сеть, однако конструктивно простое полотно дороги - конструктивно простое. Оно состоит из опорной (например, бетонной) поверхности, на которой закреплены пассивные C-образные сердечники. Такое полотно примерно в 10 раз дешевле традиционного полотна для скоростного транспорта, содержащего непрерывный линейный магнитопровод с уложенной в его пазах распределенной многофазной обмоткой, создающей синусоидальное бегущее поле [4].
Во втором случае усложняется конструкция полотна, содержащего индуктор, но существенно упрощается тяговое оборудование на экипаже, состоящее только из набора пассивных автономных C-образных сердечников. Масса и стоимость подвижной части тягового оборудования уменьшаются примерно в 2-2,5 раза по сравнению с традиционными системами, предполагающими размещение на экипаже электромагнитов тяги, подвеса и боковой стабилизации, с их питанием от вспомогательного линейного генератора [4].
Источники информации
1. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. - М. :Высшая школа, 1987, ч. 1-2.
2. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно-индукторного привода в современных технологиях. Электротехника, 1997, N 2.
3. Miller T.J. E.Switched Reluctance Motors and Their Control. - Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993.
4. Транспорт с магнитным подвесом. Ю.А.Бахвалов, В.И.Бочаров, В.А.Винокуров и др.; под ред. В.И.Бочарова, В.Д.Нагорского. - М.:Машиностроение, 1991.
5. Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М.: "Сов. радио", 1971.
Формула изобретения
1. Вентильно-индукторный реактивный двигатель, содержащий индуктор, на котором размещается шихтованный магнитопровод с полюсными выступами, охваченными фазными катушками возбуждения с вентильными коммутаторами для поочередного подключения катушек фаз к источнику постоянного тока, и якорь, установленный с возможностью рабочего перемещения относительно индуктора и снабженный магнитопроводом с полюсными выступами, число которых не равно числу полюсных выступов индуктора, причем размеры выступов обеспечивают циклическое согласованное расположение выступов индуктора и якоря напротив друг друга через рабочий зазор единовременно для одной фазы, отличающийся тем, что магнитопроводы индуктора и якоря выполнены в виде автономных С-образных сердечников с полюсными выступами, расположенных поперек направления относительного рабочего перемещения индуктора и якоря, при этом каждый С-образный сердечник индуктора с фазными катушками возбуждения на его полюсных выступах соответствует одной автономной фазе.
2. Вентильно-индукторный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что индуктор выполнен в виде наружного цилиндра из немагнитного материала, на внутренней стороне которого размещены последовательно сдвинутые по азимуту и параллельные оси цилиндра автономные С-образные сердечники с фазными катушками возбуждения, а установленный в подшипниках якорь выполнен в виде внутреннего соосного с индуктором цилиндра из немагнитного материала с закрепленными на его периферии С-образными сердечниками, параллельными оси цилиндра.
3. Вентильно-индукторный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что индуктор выполнен линейным в виде, по крайней мере, одной немагнитной полосы, на которой с равномерным продольным сдвигом закреплены поперечные автономные С-образные сердечники с фазными катушками возбуждения, а якорь выполнен в виде параллельной индуктору немагнитной полосы, на которой размещены автономные С-образные сердечники с соответствующим продольным сдвигом.
Имя изобретателя: Чернова Е.Н., Бут Д.А. Имя патентообладателя: Московский государственный авиационный институт (технический университет) Почтовый адрес для переписки: 125871, ГСП, Москва, Волоколамское ш., МАИ, патентный отдел Дата начала отсчета действия патента: 12.04.1999
Разместил статью: admin
Дата публикации: 23-10-2013, 19:11
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам постоянного тока, в частности к униполярным машинам (УМ) постоянного тока. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в существенном увеличении износостойкости, улучшении электромеханических характеристик и заметном повышении рабочего напряжения, а значит расширение области применения УМ постоянного тока. Указанный технический результат достигается прежде всего тем, что в...
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесщеточного возбуждения синхронных машин различного назначения. Сущность изобретения состоит в том, что магнитная система индуктора возбудителя состоит из полюсов с электромагнитным и комбинированным возбуждением, причем полюса с комбинированным возбуждением выполнены различной и чередующейся полярности и расположены симметрично по окружности индуктора, а в пазах наконечников полюсов с комбинированным возбуждением размещено...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электроприводах погружных и перекачивающих насосов, в электроприводах компрессоров, перемещения грузов, дверей, задвижек и т.д. Индуктор линейного электродвигателя выполнен в виде ряда кольцевых расположенных с определенным продольным шагом сердечников, каждый из которых имеет два полюсных выступа, между которыми уложены кольцевые катушки фазной обмотки. Внутри или...
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам постоянного тока, в частности к униполярным машинам (УМ) постоянного тока. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в существенном увеличении износостойкости, улучшении электромеханических характеристик и заметном повышении рабочего напряжения, а значит расширение области применения УМ постоянного тока. Указанный технический результат достигается прежде всего тем, что в...
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесщеточного возбуждения синхронных машин различного назначения. Сущность изобретения состоит в том, что магнитная система индуктора возбудителя состоит из полюсов с электромагнитным и комбинированным возбуждением, причем полюса с комбинированным возбуждением выполнены различной и чередующейся полярности и расположены симметрично по окружности индуктора, а в пазах наконечников полюсов с комбинированным возбуждением размещено...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
