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.
