Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением



Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением
Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением
Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением
Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением

 


Владельцы патента RU 2520610:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ КРАСНОДАР" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам и касается выполнения аксиальных индукторных электрических машин. Предлагаемая аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением содержит корпус статора, магнитные пакеты статора, обмотки возбуждения, обмотки переменной ЭДС, ротор и магнитные пакеты ротора. Согласно изобретению, цилиндрическая турбина, вращающаяся в потоке газа или иной среды в качестве вала ротора, имеет три зубчатых магнитных пакета, расположенных аксиально обмоткам статора на внешнем диаметре вала турбины и смещены на ⅓ зубцового деления и, не имея открытого магнитного воздушного зазора с обмотками статора, образуют трехфазную систему обратимой электрической машины. В двигательном режиме на обмотки переменной ЭДС подается последовательно один вид управляющего напряжения в виде последовательных прямоугольных электрических импульсов, длительность которых определяет частоту вращения вала ротора. Технический результат - в двигательном режиме используется один вид управляющего напряжения, в генераторном - обеспечивается возможность генерировать электроэнергию, используя потоки различных сред, и реализовать функцию стартер-генератора с высоким моментом на валу в широком диапазоне заданных скоростей, с большим механическим ресурсом и высокой степенью защиты. 4 ил.

 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к аксиальным индукторным электрическим машинам. Области, в которых машина может быть использована: газотрубные энергетические установки, ветровые и гидроэнергетические установки, стартер-генераторные устройства.

Известен генератор переменного тока, использующий энергию потока [1] (патент RU 2060383).

Данный генератор включает закрепленный на приводном валу ротор, статор неподвижности и коллектор. Ротор снабжен электромагнитами и малогабаритными источниками тока для питания электромагнитов. Ряды источников питания тока соединены между собой параллельно, а их выводы и соответствующие им выводы электромагнитов соединены между собой через контакты механического ключа.

Его основным недостатком является наличие электронных деталей во вращающейся конструкции ротора, чувствительных к внешним воздействиям, а также необходимость их обслуживания. Перечисленные недостатки снижают надежность и срок службы компонентов генератора.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой аксиальной индукторной электрической машине с электрическим возбуждением является бесконтактная редукторная электрическая машина с комбинированным возбуждением [2] (патент RU 2390086). Она состоит из статора с шихтованными пакетами из электротехнической стали, обмотки возбуждения, обмотки якоря, зубчатого ротора с шихтованными пакетами из электротехнической стали, которые в аксиальном направлении совпадают с пакетами статора.

Основным недостатком прототипа является сложная схема управления в двигательном режиме, требующая формирования на обмотках машины постоянного выпрямленного и переменного напряжений.

Задачей настоящего изобретения является создание электрической машины, использующей в двигательном режиме один вид управляющего напряжения, способной генерировать электроэнергию, используя потоки различных сред, реализующей функцию стартер-генератора с высоким моментом на валу в широком диапазоне заданных скоростей, имеющей большой механический ресурс и высокую степень защиты.

Техническим результатом данного изобретения является аксиальная трехфазная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемая аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением, состоящая из корпуса статора, магнитных пакетов статора, выполненных из электротехнической стали, обмотки возбуждения, обмотки переменной ЭДС, ротора, магнитных пакетов ротора, выполненных из шихтованной стали, согласно изобретению, дополнительно содержит цилиндрическую турбину, вращающуюся в потоке газа или иной среды в качестве вала ротора. Три зубчатых пакета ротора, выполненные из шихтованной электротехнической стали, расположены на внешнем диаметре вала турбины. Зубцы каждого пакета смещены на ⅓ зубцового деления относительно другого пакета. В неподвижной части установки - статоре, в три ряда, с шагом, равным зубцовому шагу ротора, радиально расположены цилиндрические катушки обмоток возбуждения и переменной ЭДС. Три пары пакета на роторе и статоре аксиальной индукторной электрической машины с электромагнитным возбуждением образуют трехфазную систему.

На Фиг.1 приведен продольный и поперечный разрез аксиальной индукторной электрической машины с электромагнитным возбуждением:

1 - зубцы магнитных пакетов статора;

2 - зубцы магнитных пакетов ротора;

3 - обмотка возбуждения;

4 - цилиндрические катушки обмоток возбуждения и переменной ЭДС;

5 - ротор;

6 - обмотка переменной ЭДС;

7 - цилиндрическая турбина;

8 - вал ротора;

9 - магнитные пакеты ротора;

10 - магнитные пакеты статора;

11 - корпус статора.

На Фиг.2 представлен общий вид ротора аксиальной индукторной электрической машины с электромагнитным возбуждением, где:

7 - цилиндрическая турбина;

8 - вал ротора;

9 - магнитные пакеты ротора.

Принцип работы аксиальной индукторной электрической машины с электромагнитным возбуждением в генераторном режиме основан на реактивном взаимодействии зубцов магнитных пакетов статора 1 и зубцов магнитных пакетов ротора 2, при этом магнитный поток возбуждения, индуцирующий ЭДС, не изменяет своего направления, а меняется по величине от min до max. Постоянный ток, протекая по обмотке возбуждения 3, размещенной в цилиндрических катушках 4, формирует разноименно направленный магнитный поток возбуждения, который при вращении ротора 5 индуцирует переменную магнитную ЭДС в обмотке переменной ЭДС 6. Отличительной особенностью конструкции машины является использование цилиндрической турбины 7, выполненной из металла с коэффициентом магнитной проницаемости меньше 1, в качестве вала ротора 8 и наличие трех пар магнитных пакетов на роторе 9 и на статоре 10. Смещение зубцов магнитных пакетов ротора 2 на ⅓ зубцового деления относительно друг друга полагает смещенное во времени согласованное положение магнитных пакетов 9 и 10 соседней пары на 120 угловых градусов. Таким образом, формируется трехфазная переменная ЭДС.

На Фиг.3 изображены диаграммы взаимного положения зубцов трех пар пакетов в момент времени t1.

Предлагаемое расположение пар пакетов 9 и 10 обеспечивает постоянство магнитного потока, предупреждая индукцию ЭДС высокой частоты в обмотках возбуждения 3.

Применение системы с электромагнитным возбуждением позволяет при изменении частоты вращения вала ротора поддерживать постоянную величину ЭДС регулированием тока обмотки возбуждения 3.

На Фиг.4 показана последовательность подачи на обмотки статора прямоугольных импульсов в двигательном режиме.

Принцип работы аксиальной индукторной электрической машины с электромагнитным возбуждением в двигательном режиме полагает последовательную подачу на обмотки переменной ЭДС 6 прямоугольных импульсов тока длительностью 2π/3 электрического радиуса, смещенных на 4π/3 электрического радиуса, при этом происходит последовательное потокосцепление зубцов магнитных пакетов статора 1 с зубцами магнитных пакетов ротора 2, создающее непрерывное вращение ротора 5. Длительность импульсов определяет частоту вращения ротора 5 на валу цилиндрической турбины 7.

Заявленная аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением может быть использована в газотрубных энергетических установках, ветровых и гидроэнергетических установках, стартер-генераторных устройствах. Конструктивная особенность корпуса статора 11, изготовленного из металла с коэффициентом магнитной проницаемости, равным 1, полагает отсутствие открытого воздушного зазора между магнитными пакетами статора 10 и ротора 9, что в свою очередь обеспечивает высокую степень защиты при работе в потоках различных сред.

Источники информации

1. Патент RU 2060383.

2. Патент RU 2390086.

Аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением, состоящая из корпуса статора, магнитных пакетов статора, обмотки возбуждения, обмотки переменной ЭДС, ротора, магнитных пакетов ротора, отличающаяся тем, что цилиндрическая турбина, вращающаяся в потоке газа или иной среды, в качестве вала ротора имеет три зубчатых магнитных пакета, которые аксиально обмоткам статора, расположены на внешнем диаметре вала турбины, смещены на ⅓ зубцового деления и, не имея открытого магнитного воздушного зазора с обмотками статора, образуют трехфазную систему обратимой электрической машины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении кпд устройства и обеспечении максимальной рабочей гибкости за счет регулировки и оптимизации положения статора и ротора.

Изобретение относится к электромагнитному устройству, выполненному с возможностью обратимой работы в качестве генератора и электродвигателя. Технический результат - обеспечение возможности регулирования и оптимизации относительно положения статора и ротора в целях получения максимального кпд и максимальной рабочей гибкости системы.

Способ используется для получения энергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов, обеспечения электропитания оборудования вне зон доступа постоянного электроснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в ветроэнергетической установке. Технический результат изобретения заключается в получении более эффективного охлаждения кольцевого генератора.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам выработки электрической энергии и может найти применение в конструкции добывающих скважин, имеющих станки-качалки (СК).

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим пробег электромобиля без подзарядки его аккумуляторов от силовой сети и автоматический подзаряд аккумуляторов при движении экипажа.

Изобретение относится к электротехнике, линейным генераторам, обеспечивающим выработку электрической энергии. .

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для питания скважинного прибора. .

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратно-поступательного, колебательного или вибрационного движения подвижного распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек.

Изобретение относится к области электротехники и энергетического машиностроения и может быть использовано в качестве генераторной установки для получения электрического тока.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения бесконтактных синхронных генераторов индукторного типа, работающих, преимущественно, на выпрямительную нагрузку и применяемых, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрическим машинам, а именно к синхронным генераторам индукторного типа, применяемым, например, в автотракторном оборудовании.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном оборудовании.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности к бесконтактным синхронным генераторам для систем электроснабжения и/или двигателям с внешнезамкнутым потоком возбуждения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к индукторным генераторам, и может быть использовано для выработки электрической энергии при вращении ротора, в частности для получения постоянного, однофазного и трехфазного переменного тока нормальной и повышенной частоты.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, а именно к электроприводам с реактивными электрическими машинами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и на электротранспорте в регулируемом электроприводе.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и высокочастотным генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных синхронных электрических машин с аксиальным возбуждением и может быть использовано при широком диапазоне частот вращения вала машины (от единиц оборотов в минуту до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту) в системах автоматики, автономных системах электрооборудования, в военной, космической технике, на авиационном и автомобильном транспорте, в качестве тяговых управляемых и неуправляемых электроприводов, ветрогенераторов, многофазных синхронных электрических двигателей и высокочастотных синхронных электрических генераторов переменного тока, многофазных генераторов преобразователей частоты (включая трехфазные системы), а также при выпрямлении выходного переменного напряжения и тока генераторов при помощи полупроводниковых выпрямительных устройств и с возможностью применения сглаживающих фильтров для уменьшения пульсаций выходных параметров в качестве источников питания постоянным (выпрямленным) током.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в регулируемых электроприводах общепромышленных механизмов, а также в транспортных средствах, а именно в источниках питания бортовой сети автомобилей, тракторов, вездеходов и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных электрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартеров-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, в качестве прямых приводов без применения механических редукторов, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов, синхронных генераторов преобразователей частоты и в качестве управляемых шаговых двигателей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения синхронных электрических машин с контактными кольцами с возможностью глубокой электромагнитной редукции и может быть использовано в системах автоматики, в бытовой технике в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, электроприводов большой и средней мощности судов, троллейбусов, трамваев метро, бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения бесконтактных синхронных генераторов индукторного типа, работающих, преимущественно, на выпрямительную нагрузку и применяемых, например, в генераторных установках автотракторной техники.
Наверх