Електродвигун (варіанти)

1. Електродвигун, що містить статор, ротор, обмотки та підшипники, який відрізняється тим, що ста тор і ротор виконані у формі кілець, причому ротор закріплений за допомогою підшипників на внутрішній поверхні кільця статора. Винахід відноситься до галузі електротехніки, а саме до електричних машин, що містять ротор і статор. Він може бути використаний в різних галузях промисловості, народного господарства, транспорті тощо. Відомі електродвигуни розвивають обертальний момент безпосередньо споживаючи енергію від зовнішнього джерела, причому ротор, наприклад з магнітопроводами, розташований на валу [див. Кацман М.М., Юферов Ф.М. Электрические машины. - М.: Высшая школа, 1979]. Ці двигуни характеризуються відносно невисоким коефіцієнтом корисної дії та складністю у виготовленні. Більш досконалим є електродвигун постійного струму, який містить статор з магнітоприводами з обмоткою та ротор з магнітоприводами на валу, який обертається завдяки переключенню котушок обмотки статора через колектор, причому ротор виконаний без обмотки [пат. Ru №2191460, кл. Н02К1/32, 20.10.2002]. Недоліком цього електродвигуна є недостатня надійність в роботі, що обумовлено необхідністю постійного переключення котушок обмоток статора через колектор, що збільшує втрати енергії. Відомий також електродвигун, який складається з статора, ротора з ведучим валом, сердечника якоря та магнітами у формі кільця П-подібного перерізу з паралельними сторонами перерізу, які направлені аксіальне [пат. Великої Британії №2229866А, кл. Н02К31/00, 1990]. В цьому електродвигуні ведучий вал ротора проходить через отвори магнітів, а вісь обертання ротора коаксіальна статору. В цьому електродвигуні ротор з'єднаний з ведучим валом, а сердечник якоря виготовлений з магнітопровідного матеріалу з відносно низькою коерцетивною силою. Недоліком даного пристрою є недостатнє використання провідника якоря, що обумовлено складністю взаємодії елементів в системі "статор ротор - якір". Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення (прототипом) є електродвигун, що містить статор з жорстко закріпленим валом та ротор з підшипниками, розміщеними на валу [патент UA №64031, кл. Н 02 К29/06, 21/00, 2004]. Крім того, пристрій містить електронні блоки керування, які приєднані до котушок перемагнічування. Постійні магніти ротора виконані у вигляді плоских півкілець, а постійні магніти статора виконані у вигляді стрижнів, зібраних в окремі секції з можливістю зміни полярності кожної з них в момент подання на котушки перемагнічування імпульсу. Недоліком пристрою-прототипа є недостатня висока ефективність та складність виготовлення за даною схемою, що обумовлено необхідністю закріплення рухомих частин на валу та складністю управління з допомогою фотодатчиків блока керування. Завдання, яке було поставлене при розробці заявленого пристрою, полягає у підвищенні ефективності електродвигуна та створенні його (19) UA (11) 80640 (13) C2 2. Електродвигун, що містить статор, ротор, обмотки та підшипники, який відрізняється тим, що ста тор і ротор виконані у формі кілець, причому ротор закріплений за допомогою підшипників на торці кільця статора. 3 80640 принципово нової конструкції, що забезпечує більш дешеве та технологічне виготовлення виробу. У запропонованому винаході технічне рішення поставленого завдання досягається шляхом суттєвої зміни конструкції електродвигуна. Поставлене завдання вирішується тим, що в електродвигуні відсутній вал ротора, а його обертання здійснюється в статорі з допомогою підшипників. В електродвигуні, який містить статор з обмотками, ротор з підшипниками, котушки перемагнічування, постійні магніти ротора, згідно із винаходом, статор та ротор виконані у вигляді повного кільця, причому ротор закріплений з допомогою підшипників на внутрішній поверхні статора з можливістю обертання навколо однієї вісі. Кільця статора мають П-подібну форму та розміщені у вертикальній площині. Можливий варіант, коли вони розміщуються в горизонтальній площині. Можливий варіант виконання винаходу, за яким ротор виконаний у вигляді повного кільця, що має в розтині І- подібну, або Г- подібну, або Нподібну форму, причому обмотка ротора розміщена на його зовнішніх гранях, а обмотка статора - на його внутрішніх поверхнях. Разом вони формують замкнутий простір, в якому виникає однонаправлене аксіальне поле. Основним технічним результатом використання запропонованого технічного рішення електродвигуна є зниження витрат матеріалів на його виготовлення завдяки відсутності вала, спрощення конструкції та підвищення його ефективності. Такий ефект виникає як завдяки тому, що заявлене технічне рішення має спільні з пристроєм-прототипом ознаки, зокрема кільцевидну форму ротора та підшипники, так і за тією причиною, що воно має суттєві відмінності від прототипу, а саме: - виконання статора і ротора у вигляді повних кілець; - розміщення ротора з допомогою підшипників на внутрішній поверхні статора; - виключення з конструкції електродвигуна вала як одного з основних елементів пристрою; - можливість розміщення кілець статора і ротора в горизонтальній чи вертикальній площині; - виконання кілець статора та ротора П-подібної форми з розміщенням обмотки відповідно на внутрішніх поверхнях ротора. Таке виконання електродвигуна дозволяє рівномірно розподілити головний магнітний потік по колу магнітопривода двигуна. Таким чином, досягнення основного технічного результату стало можливим завдяки використанню всієї сукупності суттєви х загальних та відрізняльних ознак винаходу. В подальшому суть винаходу пояснюється конкретними прикладами його виконання та кресленнями, на яких зображено: на Фіг.1 центральний розріз заявленого пристрою з вертикальним розміщенням кілець статора; на Фіг.2 - те саме, з горизонтальним розміщенням кілець статора. Основними частинами заявленого електродвигуна є статор і ротор. 4 Статор містить в собі кільця 1, які розташовані у вертикальній або горизонтальній площині та мають у розрізі П-подібну форму. Статор складається з двох частин, які роз'єднані швом 2, а саме зовнішнього кільця 3 та внутрішнього кільця 4, які утворюють П-подібну форму (Фіг.2). Всередині статора розміщений на одній вісі ротор 5, який має Завидну форму та обмотки 6, причому ротор розташований на підшипниках 7. Розміщення обмотки 8 статора переважно може бути на всі х внутрішніх поверхнях П- подібну статора. Можливий варіант виконання винаходу, згідно з яким кільця статора і ротора розміщуються комбіновано, стосовно площини розміщення (на кресленнях не показано). Обмотки 8 статора можуть являти собою котушки 9, які намотані на статорні магнітоприводи, а роторні обмотки у вигляді котушок закріплені на кільцях ротора 5. Переключення котушок 9, які з'єднані послідовно чи паралельно, здійснюється в процесі обертання ротора. При послідовному включенні котушок до джерела струму послідовність їх відключення при роботі двигуна здійснюється замкненням виводів при паралельному відключенні одного з виводів котушок. Завдяки відсутності вала при переключенні котушок обмотки 6 полярність полюсів статорних і роторних магнітоприводів 10 не змінюється, що дозволяє зменшити втрати електроенергії на 5-10%. Запропонований електродвигун відрізняється від усі х відомих, у тому числі і від прототипу як відсутністю вала, так і новим розміщенням ротора. Завдяки цьому створений більш ефективний та технологічний двигун, який характеризується простотою конструкції. Дана конструкція є принципово новою, оскільки ротор обертається на підшипниках без участі вала, необхідність в якому відпадає. При цьому обмотка статора являє собою прості котушки, які намотані на сердечник магнітопривода. Розміщення їх не викликає значних тр уднощів. Виготовлення заявленого електродвигуна може бути здійснено на будь-яких електромеханічних заводах. Практичне використання можливо, наприклад, в якості генератора постійного або перемінного струму, двигуна постійного або перемінного струму. Виготовлення, збирання, наладка та випуск в експлуатацію можливі з використанням існуючих технологічних процесів, які широко використовуються при виробництві електродвигунів загального призначення. Принцип дії заявленого електродвигуна, наприклад принцип електромагнітної індукції, досить широко відомий та використовується в електротехніці, зокрема в пристрої-прототипі. Наприклад в режимі генератора електричної енергії заявлений пристрій працює наступним чином. Перед початком роботи пристрою магнітний потік індуктора пронизує обмотку 8 статора, при використанні в якості такого індуктора постійного магніту. Завдяки відсутності ведучого вала ротора 5 магнітне поле обертається відносно кілець 1 статора, пересікаючи при цьому витки 5 80640 обмотки 8 статора з кутовою швидкістю обертання ротора 5, породжуючи в кожному витку обмотки 8 ЕДС, яка пропорційна довжині активної частини витка та швидкості відносного руху витка та магнітного поля та індукції поля в місці надходження витка. При цьому обертання ротора 6 на підшипниках 7 забезпечує виникнення сумарної ЕДС, характер якої відповідає характеру магнітного поля, створеного обмоткою 8. При незмінній швидкості обертання ротора 5 і постійному струмі, який виникає в обмотці 8, пристрій генерує постійну ЕДС, а при протіканні в обмотці 8 змінного струму - змінну ЕДС частоти струму зб удження. У випадку перетворення електричної енергії на механічну, пристрій може бути включений у роботу в двигунному режимі. Це дозволяє використати заявлений пристрій в промисловому виробництві в широких масштабах, забезпечити енергозбереження та зниження матеріаломісткості. Подібна конструкція за результатами проведеного пошуку відсутня, проведені розрахунки по використанню електродвигуна показують на зниження втрат електроенергії на 5-10%. 6 7 80640 8