Электрическая машина
Изобретение относится к области электротехники, а именно электрическим машинам, и может быть использовано для преобразования электрической энергии. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в использовании магнитного потока рассеяния в электродвигателях для создания крутящего момента Мкр, а в генераторах тока для получения электрической энергии, и как следствие повышения эффективности работы электрических машин. В электрической машине, содержащей устройство для создания магнитного поля и устройство для преобразования одного вида энергии в другой, согласно изобретению, в устройстве для создания магнитного поля (статоре) пазы, образованные магнитопроводом, сквозные в осевом направлении, выполняются так же сквозными и в радиальном направлении, а над внешней частью открытых сквозных в радиальном направлении пазов устанавливается внешний ротор, охватывающий внешнюю часть статора (устройства для создания магнитного поля). Таким образом, электрическая машина имеет внутренний ротор, с которым взаимодействует основной магнитный поток, и внешний ротор, с которым взаимодействует магнитный поток рассеяния. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования электрической энергии.
Наиболее близким по технической сущности являются электрические машины типа электродвигатели-генераторы тока, состоящие из устройства для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой, например асинхронный двигатель (Пиотровский Л.М. Электрические машины. Госэнергоиздат, 1958 г., стр.282, раздел 23-1, стр.372, раздел 31-1), содержащий статор (устройство для создания магнитного поля) и ротор (устройство для преобразования одного вида энергии в другой).
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при эксплуатации выпускаемых промышленностью электрических машин, является особенность конструкции магнитопровода статора, который определяет движение магнитных потоков, создаваемых обмоткой (фиг.2). На фиг.2 видно, что пазы магнитопровода статора, в которые укладывается обмотка, открыты в радиальном направлении только с внутренней стороны и закрыты (глухие) с наружной стороны. Подобная конструкция магнитопровода позволяет основному магнитному потоку Фо проходить через воздушный зазор в ротор электрической машины и взаимодействовать с ним, а так называемому магнитному потоку рассеяния Фр проходить вхолостую через закрытую (глухую) наружную часть.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в использовании магнитного потока рассеяния Фр, в создании крутящего момента Мкр в электродвигателях и электрической энергии в генераторах тока одновременно с основным магнитным потоком Фо магнитного поля, создаваемого одной и той же обмоткой.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрических машинах, в устройствах для создания магнитного поля (статорах) пазы, образованные магнитопроводом, в которые укладывается обмотка, выполняются сквозными как в осевом направлении, так и в радиальном направлении, открытыми как на внутренней, так и на наружной части; устройство для преобразования одного вида энергии в другой состоит из двух роторов, причем один из роторов установлен внутри устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с его внутренней частью, другой ротор охватывает наружную часть устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с ней (см. фиг.3). Над внешней частью открытых сквозных в радиальном направлении пазов устанавливается внешний ротор, охватывающий внешнюю часть статора
Внешний ротор устанавливается совместно с внутренним ротором на одном валу в рассматриваемом варианте, но может использоваться раздельно.
На фиг.1 изображена электрическая машина на примере асинхронного двигателя. На чертеже изображены: вал 1, фланец 2, внутренний ротор 3, обмотка статора 4, внешний ротор 5, железо статора (магнитопровод) 6, корпус электрической машины 7, корпус статора 8, изготавливаемый из немагнитного материала, элементы крепления обмоток в пазах 9, изготавливаемые из немагнитного материала.
На фиг.2 изображена схема движения магнитных потоков магнитного поля обмоток электрических машин, выпускаемых промышленностью и в которых не используется магнитный поток рассеяния. На чертеже видно, что одна часть магнитного поля проходит через "железо" статора над глухой частью пазов, образуя поток рассеяния Фр. Другая часть магнитного поля проходит в ротор, образуя основной поток Фо, который взаимодействует с обмоткой (беличьим колесом) ротора.
На фиг.3 изображена схема движения магнитных потоков магнитного поля, созданного обмоткой, уложенной в пазы магнитопровода, которые выполнены сквозными как в осевом, так и в радиальном направлении. Переменное магнитное поле через воздушные зазоры проникает в обмотки (беличьи колеса) внутреннего ротора 3 и внешнего ротора 5. Согласно закону электромагнитной индукции в замкнутых контурах, находящихся в переменном поле, наводится ЭДС. В этом случае основной поток Фо будет взаимодействовать с внутренним ротором 3, а поток рассеяния Фр будет взаимодействовать с внешним ротором 5.
Работает электрический двигатель следующим образом. К обмоткам статора 4 подводится трехфазный переменный ток. В обмотках статора возникает « бегущее» переменное магнитное поле, которое проникает как в обмотку (беличье колесо) внутреннего ротора 3, так и в обмотку (беличье колесо) внешнего ротора 5. Согласно закону электромагнитной индукции в замкнутых контурах, находящихся в переменном магнитном поле, наводится ЭДС. Под действием наведенной ЭДС по обмоткам роторов 3, 5 потечет электрический ток, который породит свое магнитное поле. Вследствие взаимодействия магнитных полей статора и роторов возникнет крутящий момент Мкр. Так как магнитные поля роторов взаимодействуют с одним и тем же «бегущим» переменным магнитным полем статора, то и роторы будут вращаться в том же направлении, что и «бегущее» переменное магнитное поле статора.
При работе электрической машины в режиме генератора тока эффект использования магнитного потока рассеяния магнитного поля обмоток возбуждения так же будет иметь место.
Электрическая машина, состоящая из устройства для создания магнитного поля и устройства для преобразования одного вида энергии в другой, отличающаяся тем, что в устройстве для создания магнитного поля пазы, образованные магнитопроводом, в которые укладывается обмотка, выполняются сквозными, как в осевом направлении, так и в радиальном направлении, открытыми как на внутренней, так и на наружной части, устройство для преобразования одного вида энергии в другой состоит из двух роторов, причем один из роторов установлен внутри устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с его внутренней частью, другой ротор охватывает наружную часть устройства для создания магнитного поля и взаимодействует с ней.
