ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА


RU (11) 2085010 (13) C1

(51) 6 H02K19/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94008047/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.03.05 
(45) Опубликовано: 1997.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент США N 4075521, кл. H 02 K 3/00, 1976. 2. Заявка Франции N 2272519, кл. H 02 K 19/24, 1974. 
(71) Заявитель(и): Новосибирский государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Шаншуров Г.А.; Барахнин Б.А.; Новокрещенов О.И. 
(73) Патентообладатель(и): Новосибирский государственный технический университет 

(54) ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 

Изобретение относится к области электротехники и ксается выполнения индукторных электрических мешин, которые могут быть использованы в качестве двигателей, генераторов или электромагнитных муфт. Сущность изобретения состоит в том, что электрическая мешина содержит обмотку из катушек 1, размещенных на явновыраженных зубчатых полюсах 2 магнитопровода 3. Во внутренней расточке магитопровода 3 установлен корпус 8 в виде цилиндра, каоксиально которому расположен зубчатый ротор 4. Цилиндр 8 выполнен тонкостенным из магнитного материала и с геометрией, подобной геометрии явнополюсного магнитопроволда 8 в месте контакта по всей толщине тонкостенного цилиндра 8 в пределах активной части 6 зубчатого ротора 4 и явнополюсного магнитопровода 3. Данная индукторная электрическая машина обладает улучшенными массогабаритными показателями при достаточно высоких энергетических показателях. 3 з. п.ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники, а именно к индукторным электрическим машинам с зубчатым статором и зубчатым ротором, применяемым в промышленных и бытовых установках в качестве двигателей, генераторов, а также муфт с электромагнитным редуцированием числа оборотов.

Известна индукторная электрическая машина, работающая на принципе электромагнитной редукции и содержащая статор с явно выраженными полюсами, на которых выполнены радиальные зубцы, ротор при этом зубчатый. На статоре размещены обмотка возбуждения, катушки которой охватывают каждый зубчатый полюс статора, формируя магнитный поток противоположного знака в соседнем зубчатом полюсе, и многофазная обмотка переменного тока [1] Размещение двух обмоток в одних и тех же пазах статора делает конструкцию электрической машины малотехнологичной и существенно снижает использование активного объема, увеличивая массогабаритные показатели.

Также известна индукторная электрическая машина, являющаяся прототипом и содержащая явнополюсный зубчатый магнитопровод с обмотками и цилиндрический зубчатый ротор, состоящий из вала и активной части рациального магнитопровода. Обмотки выполнены из катушек, каждая катушка размещена на одном из полюсов магнитопровода, внутри которого коаксиально размещен ротор [2] Фазы обмоток образованы из катушек, которые размещены на полюсах магнитопровода со сдвигом на двойное полюсное давление, и последовательно включенного с ними диода. В каждой фазе обмотки прототипа поочередно протекает постоянный пульсирующий ток, создающий однонаправленное в полюсе пульсирующее магнитное поле притягивающее зубцы ротора и обеспечивающее электромагнитный момент.

Работа индукторных машин основана на модуляции магнитного потока зубцовой зоной магнитопроводов, подвижных относительно друг друга. Высокие энергетические показатели /КПД, коэффициент мощности, потребляемая мощность и пр. / обеспечиваются при определенном соотношении величины зазора ширины зуба и паза магнитопроводов. С увеличением числа зубцов величину зазора необходимо уменьшать. В машинах малой мощности величина зазора очень мала и трудно выдержать ее равномерность. Неравномерный зазор приводит к значительным вибрациям, шуму, неравномерному движению ротора в двигателях и муфтах, искажению и пульсации выходного напряжения по амплитуде и фазе в генераторах.

Однако из анализа уровня техники видно, что, используя основной принцип действия прототипа создание однонаправленного пульсирующего магнитного потока катушками полюсов, можно достичь высоких энергетических показателей и качества выходных характеристик, обеспечивая требуемую величину и равномерность воздушного зазора.

Этого можно достичь в предложенной индукторной электрической машине, содержащей цилиндрический зубчатый ротор, состоящий из вала и активной части, явнополюсный с числом полюсов Zo зубчатый магнитопровод с обмотками, каждая катушка которых размещена на одном из его полюсов, при этом явнополюсный магнитопровод с катушками и ротор размещены коаксиально. Указанный магнитопровод с обмотками снабжен цилиндром, являющимся корпусом индукторной электрической машины и расположенным по внутренней расточке. Цилиндр выполнен тонкостенным из магнитного материала с геометрией, подобной геометрии явнополюсного магнитопровода в месте контакта по всей толщине тонкостенного цилиндра в пределах длины активной части цилиндрического зубчатого ротора и явнополюсного магнитопровода. Цилиндр может быть выполнен магнитным и из магнитотвердого гистерезисного или магнитодиэлектрического материала.

На фиг.1 изображена конструктивная схема двигателя с корпусом внутри расточки статора, а на фиг.2 ротор внутри цилиндрической расточки корпуса при сквозной конструкции, при которой диаметры расточки и подшипников одинаковы.

Индукторная электрическая машина /фиг.1/ имеет обмотки, состоящие из катушек 1, каждая из которых размещена на одном из полюсов 2 зубчатого магнитопровода 3, выполненного из листов электротехнической стали. Цилиндрический зубчатый ротор 4 состоит из вала 5, активной части 6, выполненной из листов электротехнической стали, и подшипников 7. Подшипники 7 соединяют вращающуюся часть /ротор/ с корпусом 8 /фиг.1 и 2/. Корпус 8 представляет собой тонкостенный цилиндр из магнитопроводящего материала, например стали марок СтoCСт 40. Для машин малой мощности для обеспечения очень малых зазоров практикуется выполнение сквозной конструкции /фиг.2/, когда диаметр активной части 6 ротора наружный диаметр подшипников 7 отличаются лишь на величину малого рабочего зазора между корпусом 8 и ротором 4. Длина активной части ротора 6 и цилиндрического явнополюсного магнитопровода 3 выполнены одинаковой величины /возможны варианты одна длина больше другой/.

Тонкостенный цилиндр 8 из намагничивающегося материала в пределах длины активной части цилиндрического зубчатого ротора 6 и явнополюсного магнитопровода 3 имеет геометрию, подобную геометрии явнополюсного магнитопровода 3 в месте контакта по всей толщине цилиндра 8. Это означает выполнение в тонкостенном цилиндре 8 окон 9 с длиной, совпадающей с длиной магнитопроводов 3 и 6, по ширине совпадающей с расстояниями между полюсами 2 /и зубцами на полюсах, если они имеют место в нашем случае не указаны на фигурах / явнополюсного магнитопровода 3.

Магнитный материал тонкостенного цилиндра 3 может быть выбран и других марок: гистерезисный, магнитотвердый, магнитодиэлектрик, в зависимости от дополнительных требований к показателям качества индукторной электрической машины.

Индукторная электрическая машина, относящаяся к классу синхронных машин, работает следующим образом. При подключении катушек 1, объединенных в фазы, поочередно к источнику питания в них возникает пульсирующий постоянный ток, создающий пульсирующий однонаправленный магнитный поток полюсов 2. Магнитный поток в воздушном зазоре будет иметь пространственное распределение, идентичное варианту без магнитного цилиндра 8 между магнитопроводами 3 и 6. Таким образом, предложенная конструкция полого цилиндра 8 обеспечивает работоспособность индукторной электрической машины.

Дополнительное подмагничивание материала цилиндра 8 в зоне полюсов 2 магнитопровода 3 благоприятно сказывается на энергетических показателях индукторной машины, работающей в режиме недовозбуждения, повышая ее коэффициент мощности и коэффициент полезного действия. Главное преимущество, приобретаемое индукторное машинное при таком исполнении, это значительное снижение массы конструктивных материалов, возможность обеспечения более мало и более равномерного зазора, особенно при сквозной конструкции /фиг.2/.

Эффект подмагничивания можно усилить применив в качестве материала тонкостенного цилиндра 8 гистерезисный материал или магнитотвердый материал. В последнем случае поле полюсов 2, не создает размагничевающего поля для постоянных магнитов, так как поле полюсов 2 хотя и пульсирующее, но однонаправленное.

Применение магнитодиэлектриков в качестве материала тонкостенного цилиндра 8 позволяет обеспечить дополнительный уровень изоляции между медью катушек 1 полюсов 2 и корпусом 8, что не маловажно для обеспечения требуемого класса электробезопасности электрооборудовния.

Следует обратить внимание на менее жесткие требования соосности внешнего и внутреннего диаметров тонкостенного цилиндра 8 в зоне явнополюсного магнитопровода 3, что упрощает технологию изготовления корпуса 8.

Таким образом, выполнение корпуса встроенного в расточку явнополюсного магнитопровода с обмотками в виде магнитного тонкостенного цилиндра с окнами между зубцами явнополюсного магнитопровода с обмотками позволяет обеспечить индукторным электрическим машинам конструктивные преимущества: малый требуемый зазор и его разномерность, меньший габарит и массу при достижении высоких энергетических показателей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Индукторная электрическая машина, содержащая цилиндрический зубчатый ротор, состоящий из вала и активной части, явнополюсный с числом полюсов Z0 зубчатый магнитопровод с обмотками, каждая катушка которых размещена на одном из его полюсов, при этом явнополюсный магнитопровод с катушками и ротор размещены коаксиально, отличающаяся тем, что указанный магнитопровод с обмотками снабжен цилиндром, являющимся корпусом индукторной электрической машины и расположенным во внутренней расточке, причем цилиндр выполнен тонкостенным из магнитного материала с геометрией, подобной геометрии явнополюсного магнитопровода в месте контакта по всей толщине тонкостенного цилиндра в пределах длины активной части цилиндрического зубчатого ротора и явнополюсного магнитопровода.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что тонкостенный цилиндр, расположенный внутри явнополюсного магнитопровода с обмотками, выполнен из магнитотвердого материала.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что тонкостенный цилиндр, расположенный внутри явнополюсного магнитопровода с обмотками, выполнен из гистерезисного магнитного материала.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что тонкостенный цилиндр, расположенный внутри явнополюсного магнитопровода с обмотками, выполнен из магнитодиэлектрического материала.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru