Електрична машина аксіального типу з постійними магнітами

Реферат: Винахід належить до області електричних машин, а саме: до синхронних електричних машин, збудження яких відбувається за рахунок спільної дії постійних магнітів і електромагнітних обмоток управління. Електрична машина аксіального типу з постійними магнітами має статор з обмотками змінного струму, ротор, на поверхні якого кріпляться постійні магніти, що створюють потік збудження, розміщений співвісно зі статором і віддалений від нього торцевим повітряним зазором. Також машина містить котушку управління, розміщену співвісно зі статором і ротором. Котушка управління живиться однополярними імпульсами зі змінною прогальністю. Технічним результатом винаходу є розширення функціональних можливостей машини та підвищення коефіцієнта корисної дії. UA 115932 C2 (12) UA 115932 C2 UA 115932 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області електричних машин, а саме: до синхронних електричних машин, збудження яких відбувається за рахунок спільної дії постійних магнітів і електромагнітних обмоток управління. Відома електрична машина аксіального типу з постійними магнітами, що має статор з обмотками змінного струму, ротор, на поверхні якого кріпляться постійні магніти, що створюють потік збудження, розміщений співвісно зі статором і віддалений від нього торцевим повітряним зазором, котушку управління [1]. В даній електричній машині управління збудженням, і як наслідок вихідною напругою, здійснюється за рахунок зміни сумарного робочого магнітного потоку завдяки накладанню постійного магнітного поля, яке створюється концентричною обмоткою, яка живиться від постійного джерела напруги, та змінного поля, яке створюється постійними магнітами, які рухаються зі швидкістю . Недоліком аналога є те, що для підтримання та регулювання постійного поля потребується значна потужність зовнішнього джерела напруги чи самого генератора у випадку підключення обмотки управління до якірної обмотки генератора. Вказаний недолік звужує функціональні можливості електричної машини та зменшує коефіцієнт корисної дії. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу є електрична машина аксіального типу з постійними магнітами, що має статор з обмотками змінного струму, ротор, на поверхні якого кріпляться постійні магніти, що створюють потік збудження, розміщений співвісно зі статором і віддалений від нього торцевим повітряним проміжком, котушку управління, розміщену співвісно зі статором і ротором [2]. Недоліком прототипу, як і попереднього аналога, який має аналогічні недоліки, є низький рівень функціональних можливостей і підвищенні витрати на обмотку управління. В основу винаходу поставлена задача розширення функціональних можливостей електричної машини та підвищення коефіцієнта корисної дії. Поставлена задача вирішується тим, що в електричній машині аксіального типу з постійними магнітами, що має статор з обмотками змінного струму, ротор на поверхні якого кріпляться постійні магніти, що створюють потік збудження, розміщений співвісно зі статором і віддалений від нього торцевим повітряним зазором, котушка управління живиться однополярними імпульсами зі змінною прогальністю. В порівнянні з аналогом запропонована електрична машина відрізняється наявністю такої ознаки: живлення котушки управління здійснюється за допомогою однополярних імпульсів зі змінною прогальністю. Вищезгадана ознака є суттєвою, і забезпечує вирішення поставленої задачі. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому показана розгорнута схема магнітної системи електричної машини. Електрична машина аксіального типу з постійними магнітами має статор 1 з обмотками 2 змінного струму. Ротор 3 електричної машини виготовлений у вигляді диска 4 з феромагнітного матеріалу. Даний диск виконує роль магнітопроводу. На поверхні диска 4 розміщені постійні магніти 5, що створюють потік збудження Ф3. Магніти 5 змонтовані на поверхні диска 4 таким чином, що мають однакову полярність відносно поверхні диска 4 [3]. Магніти 5 чергуються по колу на поверхні диска 4 з виступами 6. Виступи 6 виконані з феромагнітного матеріалу, мають висоту, рівну висоті магніту 5, а перетин їх і форма залежить від необхідних параметрів електричної машини. Виступи 6 можуть бути як одне ціле з диском 4, так і рознімними. Ротор 3 розміщений співвісно зі статором 1, тобто мають спільну вісь і віддалений від нього торцевим повітряним зазором т. Котушка управління 7 концетрична розмішена соосно зі статором 1 і ротором 3 на виступі 8 феромагнітної маточини 9. Феромагнітний вал 10 і магнітопроводи статора 1 і ротора 3 магнітно зв'язані через радіальний зазор Р, що необхідно для проходження потоку управління Фy котушки управління. Магнітний потік збудження постійного магніту 5 замикається по ланцюгу: магніт 5 - торцевий повітряний проміжок т - магнітопровід статора 1 торцевий повітряний проміжок т - виступ 6 - диск 4 - магніт 5. При включенні котушки управління 7 до зовнішнього джерела чи до якірної обмотки самого генератора через імпульсний регулятор напруги створюється імпульсний магнітний потік управління, який замикається по наступному магнітному ланцюгу: вал 10 - радіальний зазор Р - виступ 8 маточина 9 - магнітопровід статора 1 - торцевий повітряний проміжок т - виступ 6 - диск 4 - вал 10. Робота електричної машини, наприклад, в режимі генератора, виконується наступним чином. В зібраному положенні магнітний потік збудження Ф3 магніту 5 замикається по ланцюгу: магніт 5 - торцевий повітряний зазор т - магнітопровід статора 1 - торцевий повітряний зазор т - виступ 6 - диск 4 - магніт 5. При обертанні ротора зі швидкістю  в обмотках 2 створюється 1 UA 115932 C2 5 10 15 20 електрорушійна сила (е.р.с.), величина якої залежить від величини потоку Ф 3, швидкості обертання ротора ω, числа витків обмотки 2. При підключенні котушки управління 7 до зовнішнього джерела напруги чи до якірної обмотки генератора через імпульсний регулятор напруги створюється імпульсний потік Фу, який замикається по наступному ланцюгу: вал 18 радіальний зазор Р - виступ 10 - диск 7 - вал 18. Збільшуючи магнітний потік управління Фу (за рахунок підвищення напруги на виході джерела живлення) збільшується величина магнітного потоку в зоні торцевого повітряного зазору т, так як сумарний потік направлений в одну сторону, тобто Ф=Ф3+Фу і одночасно підвищується величина е.р.с. обмоток 2. При цьому при подачі інвертованих імпульсів сумарний потік зменшується. При імпульсному керуванні глибина керування збільшується в порівнянні зі створенням постійного поля в межах ідентичної потужності за рахунок інерційності магнітних процесів. Таким чином, виконання електричної машини в вищезгаданому вигляді значно розширює функціональні можливості в порівнянні з аналогом і прототипом та призводить до підвищення коефіцієнту корисної дії. Електрична машина запропонованої конструкції знаходиться на стадії наукових випробувань на кафедрі електромеханіки Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель. Україна, №105609, МПК Н02К 21/14, Бюл. №6, 2016 р. 2 2. Авторське свідоцтво СРСР №265250, 21d , 6/01 3. Патент на корисну модель. Україна, №98908, МПК Н02К 21/14, Бюл. №9, 2015 р. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Електрична машина аксіального типу з постійними магнітами, що має статор з обмотками змінного струму, ротор, на поверхні якого кріпляться постійні магніти, що створюють потік збудження, розміщений співвісно зі статором і віддалений від нього торцевим повітряним зазором, котушку управління, розміщену співвісно зі статором і ротором, яка відрізняється тим, що додатково містить джерело живлення, виконане з можливістю живлення котушки управління однополярними імпульсами зі змінною прогальністю. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2