Електрична машина

1 Електрична машина, яка включає корпус з циліндричною стінкою і торцевими стінками, на яких закріплені ПОСТІЙНІ магніти, осердя з обмоткою, установлене на валу з можливістю обертання між торцями магнітів в утвореному корпусом внутрішньому циліндричному просторі, і щітковий вузол, яка відрізняється тим, що на валу встановлено кілька осердь, осердя виконані у вигляді кілець і встановлені на валу на розпірках, на кільцях розташовані обмотки, витки яких проходять уздовж вала між розпірками, а по торцях кілець у радіальному напрямку внутрішній циліндричний простір розділений на кілька ВІДСІКІВ перегородка Винахід відноситься до електричних машин з постійними магнітами і може бути використаний як генератор електричного струму, що працює на енергії вітру Відома безконтактна електрична машина, яка містить статор, у пази якого укладена обмотка, і ротор, що являє собою корпус, у який запресований постійний магніт При проходженні струму в обмотці виникає магнітне поле, яке при взаємодії з полем ротора створює обертальний момент ротора (Овчинников И Е , Лебедев Н И , Бесконтактные двигатели постоянного тока, Ленинград, "Наука", 1979, с 242) Відома безконтактна електрична машина плоскої конструкції (Кенио Т, Нагамори С Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами Москва, Энергоатомиздат, 1989, с 95) На нерухомій частині цієї машини, ярмі статора, який виготовлений з електротехнічної сталі, розташовані котушки обмотки збудження, на рухливій частині," ярмі ротора, розташована система збудження з постійними магнітами, ЩІЛЬНОСТІ ЯКИХ чергуються і які на ми, на торцевих поверхнях яких також закріплені ПОСТІЙНІ магніти, осердя з обмотками розташовані в цих відсіках, а КІНЦІ обмоток виведені через канали у валу на щітковий вузол, розміщений зовні корпуса 2 Електрична машина за п 1, яка відрізняється тим, що кільця виконані зі сталевої стрічки, навитої в спіраль з витками, що щільно прилягають один до одного 3 Електрична машина за п 1, яка відрізняється тим, що відношення внутрішнього радіуса обмотки до зовнішнього радіуса обмотки складає 0,5-0,6 4 Електрична машина за п 1, яка відрізняється тим, що відношення товщини магніту до товщини обмотки складає 1,7-2 5 Електрична машина за п 1, яка відрізняється тим, що корпус з перегородками і магнітами встановлений з можливістю обертання 6 Електрична машина за п 3, яка відрізняється тим, що вал з осердями й обмотками і корпус з перегородками і магнітами утворюють два ротори, причому ротори встановлені з можливістю обертання в протилежні сторони магнічені в аксіальному напрямку Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, є електрична машина (А с СРСР №301787, Н02К21/26, опубл 21 04 71), яка включає корпус з циліндричною стінкою і торцевими стінками, на яких закріплені ПОСТІЙНІ магніти, осердя з обмоткою, установлене на валу з можливістю обертання між торцями магнітів в утвореному корпусом внутрішньому циліндричному просторі, і щітковий вузол У цій електричній машині обмотка виконана на плоскому сердечнику друкарським способом, а щітковий вузол розташований під постійним монолітним магнітом Хоча в описаній електричній машині і досягається деяке зниження габаритів, вона, як і дві ІНШІ описані електричні машини, все ж не має достатньої потужності на одиницю об'єму В основу винаходу поставлена задача створення електричної машини з підвищеними питомими характеристиками, а саме, підвищеною потужністю на одиницю об'єму В електричній машині, що включає корпус з СО о о о (О 60003 і в результаті збільшується потужність генератора, циліндричною стінкою і торцевими стінками, на що пропорційна ЕРС яких закріплені ПОСТІЙНІ магніти, осердя з обмотДалі винахід описано на прикладі його здійскою, установлене на валу з можливістю обертання нення з посиланнями на креслення, на яких між торцями магнітів в утвореному корпусом внутФіг 1 - схематичне зображення загального вирішньому циліндричному просторі, і щітковий вугляду електричної машини, зол, поставлена задача вирішена тим, що на валу встановлено кілька осердь, осердя виконані у виФіг 2 - збільшений вигляд А на Фіг 1 розташугляді кілець і встановлені на валу на розпірках, на вання осердь з обмотками у відсіках між магнітакільцях розташовані обмотки, витки яких прохоми дять уздовж вала між розпірками, а по торцях кіФіг 3 - вигляд з торця з декількома обмотками, лець у радіальному напрямку, внутрішній циліндФіг 4 - схема розташування магнітів, ричний простір розділений на кілька ВІДСІКІВ переФіг 5 - показані позначення величин, співвідгородками, на торцевих поверхнях яких також заношення яких характеризує даний винахід кріплені ПОСТІЙНІ магніти, осердя з обмотками розФіг 6 - схематичне зображення загального виташовані в цих відсіках, а КІНЦІ обмоток виведені гляду електричної машини з іншим варіантом через канали у валу на щітковий вузол, розміщеустановки роторів з можливістю обертання в проний зовні корпуса тилежні сторони Така конструкція дозволяє при тих самих гаЯк показано на Фіг1, електрична машина місбаритах, об'ємі і масі електричної машини розмістить опори 1, на яких за допомогою ПІДШИПНИКІВ 2 тити в ній максимальну КІЛЬКІСТЬ магнітів і обмоток установлений вал 3 На валу за допомогою зірочок і тим самим підвищити її потужність 4 нерухомо закріплені осердя 5 у вигляді кілець, виконаних із стрічки з електротехнічної сталі, наКраще, щоб кільця були виготовлені зі сталевитої в спіраль з витками, що щільно прилягають вої стрічки, навитої в спіраль з витками, що щільно один до одного (ФігЗ) Зубці зірочок утворюють прилягають один до одного Це дозволяє в значній розпірки 6, у проміжками між якими уздовж вала мірі уникнути втрат на вихрові струми, що при тих проходять витки обмотки 7, після чого вони загиже габаритах електричної машини дозволяє одернаються і проходять по торцях кілець у радіальножувати більший коефіцієнт и корисної дії му напрямку (Фіг 2) Краще, щоб співвідношення внутрішнього радіуса обмотки і зовнішнього радіуса обмотки склаЕлектрична машина містить також корпус з дало 0,5-0,6 При збільшенні цього співвідношенциліндричними стінками 8 і торцевими стінками 9, ня, тобто при збільшенні внутрішнього радіуса, на яких закріплені ПОСТІЙНІ магніти 10 Корпус зменшується активна довжина провідників (відрізутворює внутрішній циліндричний простір, який ки обмотки, які проходять радіальне), але збільрозділений на ВІДСІКИ перегородками 11, на торцешується число витків, і навпаки, при зменшенні вих поверхнях яких, як і на торцевих стінках 9, зацього співвідношення, тобто при зменшенні внуткріплені ПОСТІЙНІ магніти 10 Полярність магнітів рішнього радіуса, активна довжина провідників чергується (Фіг 4) збільшується, але зменшується КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ На Фіг 5 показані внутрішній радіус F 2 обмотки ? Зазначене співвідношення є оптимальним і ЗОВНІШНІЙ радіус Ri обмотки, а також товщина h m магніту і товщина hk обмотки, оптимальні співвідКраще, щоб відношення товщини магніту до ношення яких характеризують даний винахід товщини обмотки складало 1,7-2 При одній і тій же відстані між двома перегородками чи між переУ варіанті, показаному на Фіг1, торцеві стінки городкою і торцевою стінкою збільшення товщини 9 корпуса опираються на встановлені на валу З магніту супроводжується зменшенням товщини підшипники 12 На одному КІНЦІ вала розміщений обмотки При цьому магнітний потік росте, тому що щітковий вузол 13, до якого через канали 14 у вазменшується немагнітний зазор, а повний струм лу підведені КІНЦІ обмоток 7 падає через зменшення повного перетину обмотДо вала 3 і до корпуса нерухомо прикріплені ки Збільшення товщини обмотки вимагає зменВІДПОВІДНО засоби 15 і 16 для передачі моменту шення товщини магніту і ВІДПОВІДНО веде до зменобертання При використанні електричної машини шення магнітного потоку Зазначене співвідношеняк генератора, який працює від енергії вітру, моня є оптимальним мент обертання на засоби 15 передається лопатевим колесом з лопатами, розвернутими в одну Корпус з перегородками і магнітами може бути сторону, а момент обертання на засоби 16 перевстановлений нерухомо Однак краще, щоб він був дається лопатевим колесом з лопатами, розвернуустановлений з можливістю обертання Конструктими в іншу сторону ція, що заявляється, дозволяє легко це здійснити і тому електрична машина містить два ротори один У варіанті, показаному на Фіг 6, лівий підшипротор - вал з осердями й обмотками, другий ротор ник 2 вала 3 опирається не на опору 1, як на Фіг 1, - корпус з перегородками і магнітами а встановлений у циліндричному виступі ^ т о р ц е вої стінки 9 корпуса, що за допомогою підшипника Великий ефект досягається, коли ці ротори 18 установлений на опорі 1 Засіб 16 для передачі встановлені з можливістю обертання в протилежні моменту обертання на ротор з магнітами встановсторони, В цьому випадку відносна швидкість їхлено на циліндричному виступі нього обертання дорівнює сумі швидкостей обертання обох роторів, тобто при однакових швидкоЕлектрична машина працює в такий спосіб стях обертання роторів відносна швидкість оберПід ДІЄЮ вітру засоби 15 і 16 для передачі моменту тання роторів у два рази вище швидкості одного обертання завдяки розвороту в різні сторони лоротора ВІДПОВІДНО ПОДВОЮЄТЬСЯ Й електрорушійна патей прикріплених до них лопатевих коліс оберсила (ЕРС), що пропорційна швидкості обертання, таються в протилежні сторони Засіб 15 обертає 5 60003 6 один ротор, засіб 16 обертає інший ротор, але в ваного постійними магнітами 10, через КІНЦІ обмопротилежному напрямку Струм, який виникає в ток, укладені в канали 14 в валі 3, надходить на обмотках 7 під впливом магнітного поля, створющітковий вузол 13 7 Ґ /Г. Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна