Электрическая машина постоянного тока



Электрическая машина постоянного тока
Электрическая машина постоянного тока
Электрическая машина постоянного тока
Электрическая машина постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2565384:

ОБУХОВ Виталий Арсеньевич (RU)
ЮРЬЕВ Юрий Павлович (RU)
КРУПЕНИН Николай Владимирович (RU)
ГОРОДНИЧЕВ Сергей Александрович (RU)

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам постоянного тока, обмотка якоря которых выполнена кольцевого типа, а магнитопровод якоря - из кольцевых пакетов шихтованной стали, замкнутых по наружному диаметру внешним магнитопроводом, снабженных по окружности продольными немагнитными вставками и разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками. Магнитопровод индуктора выполнен из профилированных кольцевых пакетов стали, сдвинутых относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора, и разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками. Обмотка индуктора создает одноименно полюсное магнитное поле. Воздушный зазор выполнен с периодическим переменным значением на длине каждого полюсного деления по закону изменения магнитного потока, обеспечивающего индуцирование в обмотке якоря однополярных импульсов однопериодной эдс на каждом полюсном делении. Технический результат состоит в создании электрической машины постоянного тока без скользящих контактов. 4 ил.

 

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока и может быть использовано как для генерирования электрической энергии постоянного тока, так и для электропривода механизмов. Известны машины постоянного тока коллекторного типа, содержащие якорь с магнитопроводом и обмоткой, индуктор с магнитопроводом и обмоткой и коммутационное устройство обмотки якоря в виде коллектора и щеточной траверсы широко известной конструкции, опубликованные в монографиях, таких как: М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. Электрические машины, т.1. M.: Энергия, 1964 г., с.62-74; А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины. M.: Энергия, 1980 г., с.716-717. Прототипом данного технического решения принята конструкция машины постоянного тока в книге М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. Электрические машины, т.1. M.: Энергия, 1964 г., с.62-74. В прототипе машина постоянного тока содержит якорь с магнитопроводом и обмоткой, индуктор с попарными полюсными делениями с магнитопроводом и обмоткой, воздушный зазор между якорем и индуктором, коммутационное устройство обмотки якоря в виде коллектора со щеточной траверсой. Недостатком прототипа является наличие скользящего контакта между коллектором и щеточной траверсой. Цель изобретения - устранение скользящего контакта в машине постоянного тока. Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа обмотка якоря выполнена кольцевого типа, магнитопровод якоря выполнен из кольцевых пакетов шихтованной стали, замкнутых по наружному диаметру внешним магнитопроводом, снабженных по окружности продольными немагнитными вставками и разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, с магнитопроводом индуктора, выполненным из кольцевых пакетов стали, разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, соотносящихся с пакетами магнитопровода якоря, и с обмоткой индуктора, создающей одноименнополюсное магнитное поле, воздушный зазор выполнен с периодически переменным значением на длине каждого полюсного деления по закону изменения магнитного потока, обеспечивающего индуцирование в обмотке якоря однополярных попарных импульсов однополупериодной эдс синусоидальной формы на каждом парном полюсном делении, коммутирующее устройство выполняется со сдвигом пакетов индуктора относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются: выполнение обмотки якоря кольцевого типа; снабжение магнитопровода якоря продольными немагнитными вставками; выполнение магнитопровода индуктора из кольцевых пакетов стали, разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками с формой его цилиндрической поверхности, создающей изменение величины воздушного зазора вдоль каждого полюсного деления магнитопровода, обеспечивающей закон изменения магнитного потока на двойной длине полюсного деления, производящей индуцирование в обмотке якоря однополярных попарных импульсов однополупериодной эдс синусоидальной формы; наличие дополнительного внешнего магнитопровода; выполнение пакетов магнитопровода индуктора со сдвигом относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора.

Предложение соответствует критерию «существенные отличия», так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.127, Э3-1-74), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены. На фиг.1 схематически изображена машина постоянного тока с числом парных полюсных делений, равным трем (p=3), продольный разрез; на фиг.2 изображен поперечный разрез. Машина постоянного тока включает, фиг.1 и фиг.2, якорь с обмоткой 1 кольцевого типа с магнитопроводом якоря из кольцевых пакетов 2 шихтованной стали, внешний магнитопровод 3, продольные немагнитные вставки 4, фиг.2, кольцевые немагнитные промежутки 5, индуктор, фиг.1 и фиг.2, с магнитопроводом из кольцевых пакетов стали 6, с кольцевыми немагнитными промежутками 7, с обмоткой 8, воздушный зазор 9, фиг.2, вал индуктора 10. Устройство в генераторном режиме работает следующим образом. При подаче тока в обмотку 8 индуктора возбуждается одноименнополюсный магнитный поток в магнитопроводах якоря и индуктора. Распределение плотности магнитного потока, Фα, (его индукции) по длине полюсного деления практически определяется конкретным значением воздушного зазора, задаваемого формой цилиндрической поверхности кольцевых пакетов 6 стали индуктора, то есть распределение значения магнитного потока вдоль двойного полюсного деления будет соответствовать обратно пропорциональному значению воздушного зазора

Ф α = Ф o δ o δ α

где: δo, δα - минимальное и текущее значения величины воздушного зазора по длине двойной полюсной дуги соответственно, Фo - значение магнитного потока при минимальном значении величины воздушного зазора.

При вращении индуктора магнитный поток в воздушном зазоре будет вращаться с частотой вращения индуктора и будет наводить эдс в обмотке якоря согласно выражению

ε α = C d Ф α d α

где Фα - текущее значение магнитного потока, α - текущее значение угла полюсной дуги, C - постоянный коэффициент пропорциональности. Согласно выражениям (Бронштейн К.А., Семендяев И.Н. Справочник по математике, с.555-557; Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB. 2005, с.187) общее выражение для эдс в форме периодических сдвоенных однонаправленных синусоидальных импульсов, фиг.3, может быть записано рядом Фурье, что позволяет интегрированием приведенного выражения для εα получить требуемую форму и значение потока с заданным распределением по длине двойной полюсной дуги, обеспечивающего получение сдвоенного одноименно направленного синусоидального импульса. Магнитопровод индуктора выполнен из кольцевых пакетов, сдвинутых относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора. В этом случае на длине одного витка на длине пакета якоря будет наводиться эдс со сдвигом на электрический угол сдвига пакетов индуктора, а суммарное значение эдс на длине одного витка запишется в виде

E = { ε max S i n α o + ε max S i n ( α o + Δ α ) + ε max S i n ( α o + i Δ α ) + + ε max S i n [ α o + ( n i ) Δ α ] } ,

где: εmax - амплитуда эдс по длине одного пакета якоря; αo- исходное положение первого пакета индуктора; Δα- угол сдвига между соседними пакетами индуктора; i - номер текущего пакета индуктора; n - число пакетов индуктора. При этом значение эдс в витках каждого паза обмотки якоря будет практически одинаковым. На фиг.4 приведена форма сдвинутых импульсов эдс на длине одного витка обмотки якоря.

Ток имеет одно направление во всех витках обмотки по окружности якоря, вследствие чего возникает кольцевой магнитный поток реакции якоря, замыкающийся по спинке якоря, повышающий насыщение магнитопровода спинки якоря. Для уменьшения потока реакции якоря спинка якоря разделена продольными немагнитными вставками 4, фиг.2.

Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в отсутствии скользящих контактов.

Машина постоянного тока, содержащая якорь с магнитопроводом и обмоткой, индуктор с попарными полюсными делениями с магнитопроводом и обмоткой и воздушный зазор между ними, коммутационное устройство обмотки якоря, отличающаяся тем, что обмотка якоря выполнена кольцевого типа, магнитопровод якоря выполнен из кольцевых пакетов шихтованной стали, замкнутых по наружному диаметру внешним магнитопроводом, снабженных по окружности продольными немагнитными вставками и разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, с магнитопроводом индуктора, выполненным из профилированных кольцевых пакетов стали, разделенных между собой кольцевыми немагнитными промежутками, соотносящихся с пакетами якоря и с обмоткой индуктора, создающей одноименно полюсное магнитное поле, воздушный зазор выполнен с периодически переменным значением на длине каждого полюсного деления по закону изменения магнитного потока, обеспечивающего индуцирование в обмотке якоря однополярных импульсов однопериодной эдс на каждом полюсном делении, коммутационное устройство выполняется со сдвигом пакетов индуктора относительно друг друга на электрический угол одного импульса, равный частному от деления ширины одного импульса на число пакетов индуктора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных и бытовых изделиях и приборах. Технический результат - увеличение энергетической эффективности, увеличение надежности и долговечности.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве генератора постоянного тока или датчика угловой скорости оси вращения в каком-либо механическом устройстве.

Изобретение относится к области электроэнергетики, конкретнее к автономным источникам электропитания, и может найти применение в промышленности, в бытовой технике и на транспорте.

Изобретение относится к электротехнике, к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для улучшения коммутации коллекторных машин пульсирующего тока. .

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции бесконтактных электрических двигателей, предназначенных для использования в промышленности в качестве электроприводов механизмов большой и средней мощности, работающих от сети однофазного переменного тока, преобразующих электрическую энергию в механическую, например, на электрифицированных железных дорогах в электровозах, электротранспорте.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении электродвигателей и генераторов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторах повышенной мощности. .

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к индукторным генераторным установкам, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии на транспортных средствах, в электроэнергетических ветроустановках, в энергоустановках для различных производственных процессов, преимущественно для проведения электродуговой сварки пульсирующим постоянным током высокой частоты.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электротехническим машинам, преобразующим механические вращательные движения в электрический ток, и может быть использовано в энергетике, на транспорте или как автономный источник электрического тока.

Изобретение относится к реактивным синхронным электрическим машинам и может быть использовано в качестве синхронного электрического генератора либо синхронного электрического двигателя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к индукторным генераторам постоянного тока, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии с ограниченным осевым габаритом.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа, работающим преимущественно на выпрямительную нагрузку, применяемым, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа, работающим преимущественно на выпрямительную нагрузку, применяемым, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к области электротехники к электрическим машинам с магнитами на статоре и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, касается особенностей конструктивного выполнения индукторных машин и может быть использовано, в частности и особенно, в специальном электромашиностроении, ориентированном на изготовление электрических машин для систем электроснабжения и электропривода автономных объектов.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным генераторам индукторного типа, применяемым, например, в автотракторном оборудовании. Изобретение направлено на обеспечение возможности использования классического статора с ферромагнитным ротором в варианте индукторной машины.

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.

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, и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном оборудовании.

Изобретение относится к электрической машине. Техническим результатом является улучшение охлаждения электрической машины.
Наверх