Універсальна безколекторна обертова електрична машина

Універсальна безколекторна обертова електрична машина, що містить статор й ротор, причому осердя якоря виконане з двох концентрично розташованих феромагнітних циліндрів з немагнітним зазором між ними, з полюсними наконечниками та робочими повітряними зазорами, на внутрішній поверхні внутрішнього та зовнішній поверхні зовнішнього циліндрів розташована кільцева обмотка якоря із затискачами, а індуктор від 3 18437 4 кільцевої обмотки якоря, і ЕРС всіх витків затискачами та з полюсними наконечниками, що й підсумовуються, збільшуючи сумарну ЕРС. забезпечує використання електричної машини на Недоліками відомої конструкції є: постійному струмі в режимах генератора та двигу1) сумарна ЕРС на затискачах обмотки якоря на будь-якого збудження та на змінному струмі - в машини дорівнює різниці між сумою ЕРС режимі двигуна послідовного збудження. провідників у пазах, паралельних до осі вала, та Таким чином, нові ознаки при взаємодії з сумою ЕРС активних ділянок провідників у лобовій відомими ознаками забезпечують виявлення ночастині обмотки, що зменшує сумарну ЕРС обмотвих технічних властивостей - шляхом конструктивки якоря; них змін розроблено універсальну безколекторну 2) оскільки магнітні потоки мають постійний обертову електричну машину з принципово новою напрям та величину, магнітну систему машини конструкцією, яка дозволяє: можна виконувати литою з електротехнічної сталі, 1. Застосовувати однобічну конструкцію з одале при змінному струмі магнітні потоки змінюють ним осердям якоря з допоміжними ділянками свою величину та напрям, що суттєво збільшує магнітопроводу та одним осердям індуктора з помагнітні втрати потужності та зменшує ККД машилюсами та полюсними наконечниками, в якій ни, збільшує її нагрів. спрощується будова магнітопроводу, але як акВ основу винаходу поставлене завдання розтивний використовується лише один із двох роблення універсальної безколекторної обертової провідників, які складають один виток. електричної машини, конструкція магнітних осердь 2. Застосовувати двобічну конструкцію з двома індуктора та якоря якої дозволяє використовувати осердями якоря, допоміжними ділянками її на постійному струмі в режимах генератора та магнітопроводу та двома осердями індуктора, в двигуна будь-якого збудження, а на змінному якій складніша будова магнітопроводу, але струмі - в режимі двигуна послідовного збудження, використовується два активні провідники, які склапричому ЕРС у лобових частинах кільцевої обмотдають один виток та збільшують ЕРС цього витка. ки не створюється й сумарна ЕРС є сумою ЕРС 3. Поверхні осердь якоря, на яких розташовувсіх активних провідників обмотки, а якір може ються активні частини витків обмотки якоря, морозташовуватись на статорі з індуктором на роторі жуть виконуватись без пазів (зі збільшеним або навпаки. немагнітним робочим зазором) або з пазами, приВирішення цього завдання досягається тим, чому без пазів не відбувається магнітне перенасищо універсальна безколекторна обертова елекчення шару магнітопроводу, де розташована обтрична машина, яка складається зі статора й ромотка. тора, причому осердя якоря виконане з двох кон4. Якщо машина призначена для роботи тільки центричне розташованих феромагнітних циліндрів на постійному струмі, то, використовуючи збудз немагнітним зазором між ними, на внутрішній ження постійними магнітами, вона може бути вивнутрішнього та зовнішній зовнішнього поверхнях конана безконтактною, тобто без використання яких розташована кільцева обмотка якоря із затисконтактних кілець та щіток, оскільки обмотка збудкачами, а індуктор, відділений від якоря ження буде відсутньою. повітряними зазорами, складається з двох неза5. Осердя індуктора можуть виконуватись з лежних магнітних ланцюгів зі своїми джерелами різною кількістю осердь, у тому числі й з непарнимагнітного потоку, причому внутрішній циліндр ми числами. магнітопроводу якоря увімкнено в один магнітний 6. Якір може розташовуватись на роторі (зі ланцюг, а зовнішній – у інший, створюючи таку з'єднанням його обмотки із зовнішнім ланцюгом полярність у повітряних зазорах між поверхнями через ковзні контакти), а індуктор - на статорі, або циліндрів осердь якоря й магнітними ланцюгами навпаки (зі з'єднанням обмоток збудження із індуктора, при який ЕРС, індуковані у зовнішніх та зовнішнім ланцюгом через ковзні контакти). внутрішніх активних боках витків і ЕРС усіх витків 7. Машина може використовуватись у режимі підсумовуються, збільшуючи сумарну ЕРС генератора постійного струму або двигуна. кільцевої обмотки якоря, при цьому осердя 8. Машина може використовуватись у режимі індуктора виконують у вигляді двох циліндрів з універсального двигуна, який може працювати на кількома однойменними полюсами з обмоткою постійному чи змінному струмі, оскільки весь збудження, що з'єднана з контактними кільцями на магнітний ланцюг машини виконується шихтовавалу і через щітки - із затискачами, та з полюсниним з електротехнічної сталі або суцільним з феми наконечниками; весь магнітопровід машини риту чи іншого матеріалу з подібними магнітними виконується шихтованим з тонколистової властивостями. електротехнічної сталі або суцільними ділянками з Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак феромагнітного матеріалу з малими магнітними відповідність критерію "новизна" та приводить до втратами потужності (наприклад, з фериту або нових технічних результатів. іншого матеріалу з подібними магнітними властиАналоги, які містять ознаки, що відрізняються востями), а основний магнітний потік проходить від прототипу, не знайдені, рішення явним чином через індуктор, циліндричні осердя якоря, його не випливає з рівня техніки. Виходячи з вищевикдопоміжні ділянки магнітопроводу з полюсними ладеного, можна зробити висновок, що запропонаконечниками та робочі повітряні зазори. новане технічне рішення задовольняє критерію При цьому осердя індуктора виконане у "винахідницький рівень". вигляді двох циліндрів з кількома однойменними Ідея винаходу пояснюється кресленням, де полюсами з обмоткою збудження, що з'єднана з зображено електромагнітно-механічну конструкконтактними кільцями на валу і через щітки - із тивну схему варіанту універсальної 5 18437 6 безколекторної обертової електричної машини з (наприклад, N), а на поверхні 2 - інша (наприклад, індуктором, розташованим на роторі, та одною S). обмоткою збудження, на якій товстими лініями Таким чином, обидва циліндри якірного заліза показано магнітні ланцюги, тонкими - електричні, а 1 і 2 мають поверхні, на яких лежать активні боки механічний зв'язок -штриховими, причому витка, намагнічені однополярно (наприклад S). механічно та магнітно зв'язані вузли машини Тому при обертанні індуктора (генераторний репозначені точками на відповідних лініях. жим) ЕРС зовнішнього (на зовнішній поверхні Універсальна безколекторна обертова елекциліндра 1) та внутрішнього (на внутрішній трична машина містить осердя якоря 1, 2 з поверхні циліндра 2) боків витка обмотки якоря допоміжними ділянками магнітопроводу 3, 4, 5, 6 з підсумовуються, причому результуюча ЕРС буде полюсними наконечниками 7, 8, 9, 10 та робочими вдвічі більшою, ніж ЕРС одного провідника. Таким повітряними зазорами 11, 12, 13, 14; осердя же чином додаються ЕРС усіх витків кільцевої обіндуктора 15, 16 з полюсами 17, 18, 19, 20 з помотки якоря. люсними наконечниками 21, 22, 23, 24; обмотку У двигуновому режимі з живленням постійним якоря 25 із затискачами 26, 27; обмотку збудження струмом, зберігаючи таку ж полярність магнітних полюсів 28, 29, 30, 31, яка з'єднана з кільцями 32, полюсів, провідники зі струмом кільцевої обмотки 33 та через щітки 34, 35 - із затискачами 36, 37; якоря (оскільки до обмотки якоря підводиться вал 38, з яким механічно з'єднані осердя індуктора електричний струм), взаємодіючи з магнітним по15, 16 та контактні кільця 32, 33; повітряні зазори лем індуктора, створюють обертовий момент між осердями якоря та індуктора 39, 40, 41, 42; електричної машини. Якщо ж струм змінний, а немагнітний зазор між осердями якоря 43. збудження двигуна послідовне, то буде змінним і Запропонована універсальна безколекторна магнітний потік збудження, причому, оскільки одобертова електрична машина функціонує таким ночасно змінюються напрями струму якоря й чином. Полюси індуктора 17, 18 створюють магнітного потоку, напрям обертаючого моменту магнітний потік, який проходить паралельними двигуна залишається незмінним. магнітними ланцюгами 17-21-39-1-3-7-11-15-17, Використання винаходу дозволяє виконувати 17-21-39-1-4-8-12-15-17 та 18-22-40-1-3-7-11-15-18, універсальну безколекторну обертову електричну 18-22-40-1-4-8-12-15-18. При цьому на полюсних машину на будь-яку бажану напругу без додатконаконечниках 21, 22 створюється одна магнітна вих перетворювачів електричної енергії з живленполярність (наприклад N), а на поверхні 1 - інша ням у двигуновому режимі від мереж змінного або (наприклад S). постійного струму, що має суттєве значення в Полюси індуктора 19, 20 створюють магнітний магістральному залізничному електротранспорті, потік, який проходить паралельними магнітними електроінструментальній та побутовій техніці і т. д. ланцюгами 19-24-41-2-6-10-14-16-19, 19-24-41-2-5Виходячи з вищевикладеного, можна зробити 9-13-16-19 та 20-23-42-2-5-9-13-16-20, 20-23-42-2висновок, що технічне рішення, що заявляється, 6-10-14-16-20. При цьому на полюсних наконечнизадовольняє критерію "промислове застосування". ках 23, 24 створюється одна магнітна полярність Комп’ютерна верстка М. Клюкін 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