Дискова електрична машина

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки, а саме до електричних машин з постійними магнітами, і може бути використаний як генератор змінного струму з керованою вихідною напругою або як двигун з керованою частотою обертання. Дискова електрична машина має у своєму складі закріплений у корпусі статор з тороїдальним магнітопроводом із співвісними пазами на його обох торцевих сторонах, в яких розміщено котушки двох обмоток змінного струму, а також котушки обмотки підмагнічування, причому останню розміщено в пазах магнітопроводу статора з можливістю охоплення її витками ярма магнітопроводу. Ротор машини містить закріплені на валу два феромагнітні диски, на поверхні яких з боків статора закріплено постійні магніти з осьовою намагніченістю та поперемінною полярністю. Магніти дисків взаємно зсунуто по колу на половину полюсної поділки. Обмотку підмагнічування ввімкнено до джерела регульованого постійного струму. Пропонована електрична машина забезпечить регулювання вихідної напруги в режимі генератора або частоти обертання в режимі двигуна. UA 108339 C2 (12) UA 108339 C2 UA 108339 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електротехніки, а саме до електричних машин з постійними магнітами, і може бути використаний як генератор змінного струму з керованою вихідною напругою або двигун з керованою частотою обертання. Відома синхронна електрична машина [Балагуров В.А. Перспективы применения генераторов переменного тока с постоянными магнитами из новых материалов. Сб. Бесконтактные электрические машины. Часть I. Синхронные машины (По материалам Второй Всесоюзной конференции по бесконтактным электрическим машинам). - М. - С. 105-114], стабілізація вихідної напруги якої в режимі генератора здійснюється шляхом підмагнічування ярма магнітопроводу статора. Для цього машину оснащено тороїдною обмоткою підмагнічування, яка охоплює ярмо магнітопроводу, причому першу сторону котушок вказаної обмотки розміщено на дні пазів статора поруч з обмоткою змінного струму, а другу - на зовнішній поверхні магнітопроводу у спеціально виконаних пазах, і яку ввімкнено до джерела регульованого постійного струму. Недоліками вказаної електричної машини є складна конструкція та значна трудомісткість обмотувальних робіт. Найбільш близькою за технічною суттю до пропонованого винаходу є електрична машина торцевий магнітоелектричний моментний двигун [А.с. СССР, № 1775807. Торцевой магнитоэлектрический моментный двигатель / Р.К. Евсеев, B.C. Березин, Е.Е. Головкин // Бюл. № 4. 15.11.92] - в складі закріпленого в корпусі двостороннього статора з тороїдним магнітопроводом і з котушковими обмотками в пазах на кожній з його сторін, двох дискових роторів на обертовому валу, оснащених постійними магнітами з осьовою намагніченістю та з поперемінною полярністю. Магнітопровід статора виконано з трапецоїдними зубцями і з ярмом, причому радіальна висота ярма перевищує висоту зубців на дві висоти обмотки статора. Недоліком зазначеної електричної машини є неможливість регулювання розміру вихідної напруги в режимі генератора та частоти обертання в режимі двигуна. В основу винаходу поставлено задачу по удосконаленню відомої дискової електричної машини, в якій шляхом введення нових елементів та зміною взаємодії відомих забезпечується можливість регулювання магнітного потоку збудження, і, як наслідок, розміру електрорушійної сили, яка виникає в обмотці статора, що дозволить підвищити ефективність електричної машини у різних режимах роботи. Поставлена задача вирішується тим, що у відому дискову електричну машину в складі закріпленого в корпусі двостороннього статора з тороїдним магнітопроводом і з котушками обмоток якоря у співвісних пазах на кожній з його сторін та двох, закріплених на обертовому валу дискових роторів, оснащених постійними магнітами з осьовою намагніченістю і поперемінною полярністю, згідно з винаходом, введено обмотку підмагнічування, витки якої розміщено в пазах магнітопроводу статора з охопленням його ярма, а постійні магніти на різних дисках ротора взаємно зсунуто по колу на половину полюсної поділки. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено поздовжній переріз дискової електричної машини; на фіг. 2 - її поперечний переріз. Електрична машина містить немагнітний корпус 1 та навитий із стрічки електротехнічної сталі тороїдний магнітопровід статора 2, на кожній з торцевих сторін якого виконано співвісні пази. В цих пазах розміщено котушки першої 3 та другої 4 обмоток якоря. В тих же пазах розміщено котушки 5 обмотки підмагнічування таким чином, що її витки охоплюють ярмо магнітопроводу, нерухомо закріпленого в корпусі машини (фіг. 1, 2). Ротор містить сполучені з валом 6 феромагнітні диски - правий 7 і лівий 8, на поверхні яких з боків статора закріплено постійні магніти 9 і 10 з осьовою намагніченістю та поперемінною полярністю. Магніти на різних дисках взаємно зсунуто по колу на половину полюсної поділки. Бокові стінки корпусу 1 опираються на підшипники 11 і 12, встановлені на валу 6. Обмотку підмагнічування ввімкнено до джерела постійного струму з можливістю регулювання розміру струму (на кресл. не показано). Пропонована дискова електрична машина працює таким чином. Кожний з постійних магнітів ротора, наприклад магніт 10 на диску 8, створює робочий магнітний потік, який проходить через повітряний проміжок у відповідний зубець лівої сторони статора, далі по ярму у два сусідніх зубця тієї ж сторони статора і через відповідні повітряні проміжки попадає до магнітів протилежної полярності на тому ж диску, і далі по тілу диска магнітний потік доходить до початкового магніту 10. Шлях робочого магнітного потоку магнітів правого диска 7 подібний. При обертанні вала 6 машини стороннім двигуном магнітні потоки в зубцях обох сторін магнітопроводу статора змінюється за розміром і за напрямом, що викличе появу в котушках обмоток 3 і 4 якоря змінної електрорушійної сили (режим генератора). При живленні обмоток 3 і 4 змінним струмом від 1 UA 108339 C2 5 10 стороннього джерела його взаємодія з магнітним потоком постійних магнітів викличе появу обертових моментів, діючих на правий 7 і лівий 8 диски ротора і на вал 6 (режим двигуна). Після ввімкнення обмотки підмагнічування до джерела постійного регульованого струму в ярмі магнітопроводу 2 виникає магнітний потік, який при взаємодії з потоками від постійних магнітів викличе магнітне насичення ділянок ярма на проміжку від будь-якого зубця до сусіднього і, як наслідок, зміну за розміром магнітних потоків зубців правої і лівої частин магнітопроводу статора, що дозволить регулювати вихідну напругу машини в режимі генератора або частоту обертання ротора в режимі двигуна. Взаємне зміщення по колу постійних магнітів правого і лівого дисків ротора на половину полюсної поділки дозволить зменшити переріз ярма у два рази в порівнянні з прототипом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Дискова електрична машина, що містить закріплений у корпусі двосторонній статор з тороїдним магнітопроводом і з котушками обмоток якоря у співвісних пазах на кожній з його сторін та двох, закріплених на обертовому валу, дискових роторів, оснащених постійними магнітами з осьовою намагніченістю та поперемінною полярністю, яка відрізняється тим, що введено обмотку підмагнічування, витки якої розміщено в пазах магнітопроводу статора з охопленням його ярма, а постійні магніти на різних дисках ротора взаємно зсунуто по колу на половину полюсної поділки. 2 UA 108339 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3