Безколекторний репульсійний двигун

Реферат: Винахід належить до електротехніки, до електричних машин змінного струму з безконтактною комутацією, зокрема до вентильних репульсійних двигунів. Безколекторний репульсійний двигун містить силові і керуючі обмотки на роторі й зустрічно-паралельно з'єднані вентилі також установлені на роторі, комутація силових обмоток здійснена за допомогою вентилів і керуючих обмоток за рахунок чого конструкція двигуна істотно спрощується й здешевлюється та підвищується його експлуатаційна надійність, а також знижується трудомісткість виготовлення у виробництві. UA 112272 C2 (12) UA 112272 C2 UA 112272 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до електротехніки, до електричних машин змінного струму з безконтактною комутацією, зокрема до вентильних репульсійних двигунів. Відомий репульсійний двигун (Піотровський Л.М. Електричні машини / Л.М. Піотровський. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1956. -512 с. Стор. 456). Цей двигун має статор з обмоткою, ротор з обмоткою й щітково-колекторний вузол, що має низьку надійність через іскріння під щітками й, відповідно, зношуванням щіток і колектора. Найбільш близьким по технічній суті до винаходу є однофазний вентильний репульсійний двигун (авторське посвідчення СРСР 541248, опубл. 30.12.76. Бюлетень № 48, Н 02 K 29/04), що складається зі статора з обмоткою, ротора з обмоткою, секції якої з'єднані за схемою замкнутого багатокутника із включеними між його вершинами парами паралельно з'єднаних вентилів, давачі положення ротора, аналізатор фази струму якоря, імпульсний пристрій, трансформатор, розташований на роторі, й ковзні контакти. Недоліком цього двигуна, вибраного як прототип, є те, що він має досить складну конструкцію, що знижує надійність двигуна, технологічність його виготовлення, обмежує можливу область застосування таких двигунів а також високу вартість. Задачею винаходу є спрощення конструкції електродвигуна, підвищення його надійності й технологічності й зниження вартості. Поставлена задача вирішується тим, що вставлений у статор з обмотками ротор має парне число пазів, у які покладені дві групи обмоток. Z 2 силових обмоток, орієнтованих під кутом α 2 k щодо вектора магнітного потоку (Z2 - число пазів ротора; k - число котушок в обмотці. Z 2 2 k повинне бути цілим числом) і Z 2 керуючих обмоток. Керуючі обмотки зрушені щодо силових 2 k обмоток на 90 електричних градусів. До кожної силової обмотки приєднана пара паралельно з'єднаних вентилів, закріплених на роторі, а до керуючих електродів вентилів приєднані керуючі обмотки. Описана конструкція репульсійного двигуна відрізняється простотою, характеризується високою технологічністю при виробництві й невисокою вартістю виробництва. Винахід пояснюється кресленнями. На фіг. 1, як приклад, на роторі з 16 пазами, зображена схема двокотушкових силових обмоток і однокотушкових керуючих обмоток 1. Кожна із чотирьох двокотушкових груп зображена різними лініями: суцільною тонкою, суцільною товстою, пунктирною й штрихпунктирною. Також зображені чотири групи зустрічно-паралельно з'єднаних вентилів 3. На фіг. 2 з боку протилежній тій стороні, де закріплені вентилі, зображено положення котушкової групи із двох силових котушок 2, орієнтованих під кутом α щодо вектора магнітного з потоку Ф, і двох керуючих котушок 1 на роторі, а також вектори сил F. На фіг. 3 представлено поперечний переріз двигуна із сердечником статора 4, обмоткою статора 5, із сердечником ротора 6 і всіма силовими котушковими групами обмоток 2 й керуючими обмотками 1. Безколекторний репульсійний двигун складається із сердечника статора 4 з обмоткою 5, що створює пульсуючий магнітний потік, сердечника ротора 6 з розміщеними в його пазах силовими обмотками із двокотушкових груп 2 і керуючими обмотками 1, а також із груп зустрічно-паралельно з'єднаних вентилів 3. Безколекторний репульсійний двигун працює в такий спосіб. При підключенні обмотки статора до мережі виникає пульсуючий магнітний потік. При цьому у всіх обмотках ротора, площина витків яких не паралельна вектору магнітного потоку, наводиться трансформаторна електрорушійна сила (ЕРС). При нерухливому роторі в його силових котушках, площина витків яких становить із площиною витків обмотки статора кут більший 90 градусів, трансформаторна ЕРС зрушена по фазі на 180 градусів щодо трансформаторної ЕРС котушок, площина витків яких становить із площиною витків обмотки статора кут до 90 градусів. Фаза трансформаторної ЕРС керуючих обмоток 1 однакова. У такий спосіб вони подають сигнал на зустрічно-паралельно з'єднані вентилі 3, забезпечуючи провідність тільки в одному напрямку. Якщо замкнутими виявляються силові котушки, площина витків яких становить із площиною витків обмотки статора кут до 90 градусів, то в них виникає струм, у результаті чого в магнітному полі виникає діюча на ротор сила. Силові обмотки, площина витків яких становить із площиною витків обмотки статора кут більше 90 градусів будуть розімкнуті, тому що в них трансформаторна ЕРС буде протилежного напрямку, а відкритий вентиль для прямого струму у зворотному напрямку струм не пропускає. 1 UA 112272 C2 5 При зміні напрямку трансформаторної ЕРС також зміниться напрямок ЕРС керуючих обмоток і раніше відкритий вентиль закриється, а раніше закритий вентиль відкриється. Напрямок виникаючої сили при цьому не зміниться тому що одночасно зі зміною напрямку струму зміниться напрямок вектора магнітного потоку. У такий спосіб будуть відбуватися електромагнітні процеси при нерухливому роторі. Коли ротор почне обертатися, то в силових обмотках виникне ЕРС обертання, у якій однаковий напрямок при переміщенні сторони обмотки під тим самим полюсом. У цьому випадку струм буде протікати у всіх силових обмотках в однаковому напрямку й відповідно всіма обмотками буде створюватися обертаючий момент. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Безколекторний репульсійний двигун, що складається із сердечника статора з обмоткою, сердечника ротора з обмотками, який відрізняється тим, що ротор має парне число пазів, у які Z2 покладені силових обмоток, де Z 2 - число пазів ротора, k - число котушок у секції, кожна 2k Z2 з яких приєднана до силових ланцюгів пар зустрічно-паралельно з'єднаних вентилів, і 2k керуючих обмоток, зсунутих на 90 електричних градусів щодо силових обмоток і приєднаних до керуючих ланцюгів паралельно з'єднаних вентилів. 2 UA 112272 C2 3 UA 112272 C2 4 UA 112272 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5