Электрическая машина с дисковым ротором



Электрическая машина с дисковым ротором
Электрическая машина с дисковым ротором
Электрическая машина с дисковым ротором
Электрическая машина с дисковым ротором
Электрическая машина с дисковым ротором

 


Владельцы патента RU 2505910:

ООО "Научно-производственная фирма "Ноосферные технологии" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным бесконтактным моментным электрическим машинам с постоянными магнитами, и может использоваться для преобразования энергии вращения роторов малых ветро- и гидроэнергетических установок в электрический ток с компенсацией сил магнитного удержания ротора при равномерно нагруженных выходных обмотках. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, состоит в снижении материалоемкости и повышении технологичности и энергоэффективности конструкции электрических машин с дисковым ротором. Для достижения указанного технического результата статорные электромагнитные системы (ЭМС) электрической машины выполнены П-образной формы с открытыми полюсами, обращенными к открытым полюсам магнитных элементов ротора, соединенных попарно с помощью магнитных перемычек, размещенных на противоположной стороне ротора относительно открытых полюсов его магнитных элементов, причем расстояние между центрами полюсов статорных ЭМС равно расстоянию между центрами полюсов соседних магнитных элементов ротора. В предложенной электрической машине снижена материалоемкость конструкции за счет использования меньшего числа магнитных элементов в статорных ЭМС, упрощена технология сборки и разборки конструкции за счет одностороннего размещения дискового ротора относительно полюсов статорных ЭМС, а также за счет размещения полюсов статорных ЭМС в одной плоскости обеспечена возможность как снижения воздушного зазора между полюсами ротора и статора, так и длины средней магнитной линии статорных ЭМС, что существенно повышает энергоэффективность данной машины. 2. з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к низкооборотным бесконтактным моментным электрическим машинам с постоянными магнитами и может использоваться для преобразования энергии вращения роторов малых ветро и гидроэнергетических установок в электрический ток с компенсацией сил магнитного удержания ротора при равномерно нагруженных выходных обмотках.

Известна электрическая машина с дисковым ротором по патенту RU №2340068 от 27.11.2008 г. [1], содержащая немагнитный корпус из двух половин с подшипниковыми узлами для вала ротора, магнитопроводами и обмотками статора, ротор дискового типа с размещенными по кольцу магнитными секторами с взаимно-противоположными векторами намагниченности по короткой оси и проходящими при вращении ротора в воздушных зазорах О-образных электромагнитных систем (ЭМС) статора.

О-образные ЭМС статора состоят из двух П-образных частей с обмотками статора, размещенных в половинах корпуса. При прохождении магнитных секторов ротора в воздушных зазорах статорной ЭМС в ее магнитном сердечнике изменяется магнитный поток, что приводит к возникновению ЭДС на выводах статорных обмоток. С целью снижения влияния сил магнитного удержания секторов ротора в зазорах статорных ЭМС прототипа [1] используются известные способ и устройство взаимной компенсации тормозящих сил в электрическом генераторе с постоянными магнитами по патенту RU №2394336 от 10.07.2010 г. [2], в которых магнитопроводы статорных ЭМС выполнены с постоянной намагниченностью полюсов, причем силы магнитного втягивания в воздушные зазоры одних статорных ЭМС уравновешиваются силами магнитного выталкивания секторов дискового ротора из воздушных зазоров других статорных ЭМС.

Существенными недостатками прототипа [1] являются:

- высокая материалоемкость конструкции и технологически сложность обеспечения свободного вращения ротора в воздушных зазорах статорных ЭМС O-образного типа из-за высоких сил магнитного притяжения намагниченных секторов ротора к полюсам статорных ЭМС;

- непроизводительные потери вследствие повышенного магнитного сопротивления статорной ЭМС из-за значительной длины средней магнитной линии и значительного воздушного зазора O-образном сердечнике.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, состоит в снижении материалоемкости и повышении технологичности и энергоэффективности конструкции.

Для достижения технического результата статорные ЭМС электрической машины выполнены П-образной формы с открытыми полюсами, обращенными к открытым полюсам магнитных элементов ротора, соединенных попарно с помощью магнитных перемычек, размещенных на противоположной стороне ротора относительно открытых полюсов его магнитных элементов, причем расстояние между центрами полюсов статорных ЭМС равно расстоянию между центрами полюсов соседних магнитных элементов ротора.

На фиг.1 изображен дисковый ротор электрической машины /вид сверху и вид сбоку в разрезе/; на фиг.2 показано взаиморасположение дискового ротора и одной из статорных ЭМС /вверху разрез с торца ротора, внизу вид сверху/, когда магнитный поток от постоянных магнитов статорной ЭМС суммируется с магнитным потоком от постоянных магнитов ротора; на фиг.3 показан вариант взаимовычитания магнитных потоков от постоянных магнитов статорной ЭМС и ротора; на фиг 4 изображено промежуточное положение полюсов статорных ЭМС относительно полюсов роторных магнитных систем, при котором магнитное сопротивление статорных ЭМС максимально из-за значительного воздушного зазора в магнитных цепях статорных ЭМС; на фиг.5. показано промежуточное положение полюсов статорных ЭМС относительно полюсов роторных магнитных систем для другого варианта размещения магнитных элементов ротора.

В немагнитном диске 1 ротора закреплены с постоянным угловым шагом магнитные секторы 2, попарно соединенные магнитными перемычками 3 в П-образный постоянный магнит, обращенный открытыми полюсами к открытым полюсам П-образных статорных ЭМС, содержащих ферромагнитные элементы 4, 5, 6 и статорную обмотку 7, размещенную на каркасе 8

При вращении диска 1 ротора взаиморасположение обращенных друг к другу открытых магнитных полюсов элементов 2 ротора и 4, 5 статора проходит несколько характерных фаз:

- фаза максимального результирующего магнитного потока в статорной ЭМС, изображенная на фиг.2, когда в воздушных зазорах между полюсами взаимодействуют разноименные полюсы элементов 2 и 4, 5, в результате чего суммируются магнитные потоки статорной ЭМС и соответствующей роторной магнитной системы;

- фаза минимального магнитного потока в статорной ЭМС, изображенная на фиг.3, когда в воздушных зазорах между полюсами взаимодействуют одноименные полюсы элементов 2 и 4, 5, в результате чего взаимокормпенсируются магнитные потоки статорной ЭМС и соответствующей роторной магнитной системы;

- фаза промежуточного значения магнитного потока в статорной ЭМС, изображенная на фиг.4, когда величина воздушных зазоров между магнитными полюсами 2 и 4, 5 максимальна, также максиально магнитное сопротивление соответствующих статорных ЭМС.

Во всех других взаимных расположениях элементов 2 ротора и 4, 5 статорной ЭМС происходит изменение значений потоков между этими крайними фазами, создавая в выходных обмотках 7 ЭДС, пропорциональную числу витков обмотки и скорости изменения магнитного потока. При четном числе пар статорных ЭМС в предложенном устройстве обеспечена эффективная компенсация сил магнитного втягивания ротора одной пары статорных ЭМС силами магнитного отталкивания ротора от аналогичного положения другой пары статорных ЭМС. В итоге при ненагруженных /или равномерно нагруженных/ выходных обмотках статорных ЭМС ротор легко вращается на фоне действия на него значительных взаимкомпенсирующих друг друга сил магнитного взаимодействия магнитных полюсов ротора с магнитными полюсами статорных ЭМС.

На фиг.4 показан вариант размещения полюсов одних пар статорных ЭМС /левая по фиг.4 статорная ЭМС/ и других пар статорных ЭМС /правая по фиг.4 статорная ЭМС/ по окружности вращения магнитных секторов ротора с чередующейся полярностью открытых полюсов. В то же время возможен вариант, приведенный на фиг.5 попарного размещения в роторе двух секторов одинаковой намагниченности, при котором ориентация полюсов всех статорных ЭМС по окружности вращения магнитных секторов ротора будет одинаковой, тем не менее будет обеспечена эффективная компенсация сил магнитного удержания ротора

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве:

- снижена материалоемкость конструкции /использовано меньшее число магнитных элементов в статорных ЭМС/;

- упрощена технология сборки и разборки конструкции за счет одностороннего размещения дискового ротора относительно полюсов статорных ЭМС;

- за счет размещения полюсов статорных ЭМС в одной плоскости обеспечена возможность как снижения воздушного зазора между полюсами ротора и статора, так и длины средней магнитной линии статорных ЭМС, что существенно повышает энергоэффективность устройства.

Источники информации

1. Патент RU №2340068 от 27.11.2008 г.

2. Патент RU №2394336 от 10.07.2010 г.

1. Электрическая машина с дисковым ротором, содержащая размещенный на основании корпуса статор в составе нескольких статорных электромагнитных систем с постоянно намагниченными магнитопроводами, а также закрепленный на оси дисковый ротор с размещенными на нем с постоянным угловым шагом магнитными элементами, отличающаяся тем, что магнитные полюсы статорных электромагнитных систем размещены в одной плоскости, обращенной к плоскости ротора по окружности вращения его магнитных элементов, причем межцентровое расстояние между полюсами статорных электромагнитных систем равно межцентровому расстоянию полюсов магнитных элементов ротора, которые попарно соединены введенными в устройство магнитными перемычками.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что полюсы намагниченности магнитных элементов ротора, обращенные к открытым полюсам статорных электромагнитных систем, попарно одноименные.

3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что полюсы намагниченности статорных электромагнитных систем размещены по окружности вращения магнитных элементов ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе автоматических системах управления и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к конструкции погружных водонаполненных синхронных генераторов вертикального исполнения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности касается усовершенствования конструкции синхронных генераторов, которые могут быть использованы в ветроэлектростанциях, а также в погружных мини-гидроэлектростанциях.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим агрегатам, предназначенным для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных потребителей.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к униполярным электрическим машинам (УМ) постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции статора трехфазного асинхронного двигателя (АД) малой мощности с круговым магнитным полем.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в высокооборотных электрических машинах различного назначения. Технический результат заключается в улучшении показателей надежности и технологичности, а также возможности улучшения энергетических характеристик электрической машины за счет дальнейшего повышения ее частоты вращения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бензоэлектрических агрегатах и автономных электротехнических комплексах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении конденсаторного самовозбуждения предлагаемого генератора при работе в автономном режиме и снижении искажений напряжения при подключении несимметричной нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении.

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с другом постоянных магнитов (1, 1', 1", 1'") с помощью первого клея, при этом каждый постоянный магнит (1, 1', 1", 1'") имеет одну сторону (2) с магнитным северным полюсом (N) и одну сторону (3) с магнитным южным полюсом (S), при этом постоянные магниты (1, 1', 1", 1'") при склеивании расположены так, что стороны магнитных северных полюсов (N) или стороны магнитных южных полюсов (S) образуют общую нижнюю сторону (3, 3', 3", 3'") магнитного элемента (8), при этом первый клей в затвердевшем состоянии имеет твердую консистенцию; b) склеивание нижней стороны магнитного элемента (8) с ярмом (12) с помощью второго клея, при этом второй клей в затвердевшем состоянии является мягким и эластичным, что исключает разрыв второго клея при повышении температуры расширения магнитного элемента (8) и ярма (12).

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электродвигателям с большим отношением длины к диаметру, и может быть использовано при конструировании электродвигателей, используемых в качестве привода в погружных насосных установках для добычи пластовой жидкости из скважин.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагается электрическая машина с радиально-щелевым охлаждением в листовом пакете (12) статора и листовом пакете (7) ротора, причем основной поток охлаждающего воздуха с двух сторон по оси направляется в листовой пакет (7) ротора и радиально через щели листового пакета (7) ротора и листового пакета (12) статора.

Изобретение относится к области электротехники, а точнее - к синхронным реактивным двигателям, применяемым в качестве тихоходных силовых электродвигателей. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в улучшении пусковых свойств синхронного реактивного двигателя с электромагнитной редукцией, повышении коэффициента использования его объема и уменьшении трудоемкости изготовления предлагаемого двигателя при большом числе пазов статора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Предлагаемая электрическая машина содержит статор (1) и роторный вал (3), установленный относительно статора (1) с возможностью вращения вокруг оси (5) вала, так что ось (5) вала определяет осевое направление, радиальное направление и тангенциальное направление.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индукторным сегментным генераторам, и касается особенностей конструктивного выполнения генераторов, содержащих радиальные спицеобразные роторные элементы, то есть к таким индукторным генераторам, в качестве роторных элементов которых выступает колесо со спицами, например к генераторам велосипедов, мотоциклов, автомобилей и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано в ветроэнергетических установках. Техническим результатом изобретения является увеличение мощности магнитоэлектрического генератора при сохранении его габаритов. В магнитоэлектрическом генераторе ротор снабжен постоянными магнитами 3, 4, а статор содержит две параллельные пластины 5 и 6, между которыми размещены кольцевые обмотки 7. Ротор выполнен из двух закрепленных на валу 10 параллельных дисков 1 и 2, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов 3, 4. Полярность постоянных магнитов 3, 4 в каждом ряду чередуется. При этом полюса постоянных магнитов 3, 4 одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов 3, 4 другого ряда. Кольцевые обмотки 7 статора выполнены в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны 8, 9 которых расположены радиально относительно оси 10 вращения ротора, а участки 11, 12 кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки 7 попарно вставлены друг в друга. Расстояние ℓ между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов 3, 4. Постоянные магниты 3, 4 в каждом кольцеобразном ряду примыкают друг к другу. 1 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Наверх