Электромашина



Электромашина
Электромашина
Электромашина

Владельцы патента RU 2660821:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении частоты вращения и ресурса ввиду отсутствия механической передачи, а также обеспечения возможности использования наружной поверхности ротора в качестве ступицы электромобиля, ротора гидрогенератора или ветрогенератора. Электромашина содержит шихтованный сердечник статора с пазами на внешней стороне, в которых уложены катушки обмотки. Соосно ротору с возможностью вращения относительно него размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор. Ротор выполнен в виде соосного цилиндрическому валу диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала, на поверхности которого надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения. На них оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого выполнена с внешним и внутренним кольцевыми выступами. На внешней поверхности цилиндрической части корпуса смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой. На противоположный торец цилиндрической части корпуса надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса, внешняя кромка которого выполнена со вторым кольцевым буртиком, на который и на внутренний кольцевой выступ корпуса надеты подшипники качения. На них же оперта цилиндрическая немагнитная втулка промежуточного ротора на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система. На внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен его шихтованный сердечник, в цилиндрической полости которого смонтирована магнитная система, в цилиндрической полости которой с зазором размещены полюса магнитной передачи из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками. Обе указанные магнитные системы намагничены, например, по схеме Хальбаха. Торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и, в частности, к электромашиностроению.

Известна высокооборотная электромашина, содержащая корпус, выполненный с возможностью подвода в его полость охлаждающего газа, снабженный торцевыми щитами и средствами подвода охлаждающего газа к узлам, размещенным в полости корпуса, сердечник статора, снабженный обмоткой, в цилиндрической полости которого с зазором размещен ротор, содержащий индуктор и подшипниковый узел (см. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. - М: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.).

Наиболее близким к данному изобретению устройством является электромашина, содержащая шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, размещенными с внешней его стороны, в которых уложены катушки обмотки, и ротор, включающий корпус и индуктор, содержащий подшипниковый узел, при этом внешней поверхности статора придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости ротора, установленного соосно с продольной осью статора, с возможностью вращения вокруг него (см. патент РФ №2544002, МПК H02K 21/22, 2015 г.).

Недостатком известных устройств является невозможность существенного уменьшения массогабаритных характеристик электромашины за счет повышения частоты вращения ротора электромашины.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является уменьшение массы и габаритов электромашины за счет увеличения частоты вращения ротора путем применения повышающей магнитной передачи и совмещения с ней индуктора электромашины.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в возможности увеличения частоты вращения ротора и повышении ресурса электромашины из-за отсутствия механической передачи. Кроме того, обеспечивается возможность использования наружной поверхности ротора в качестве ступицы электромобиля, ротора гидрогенератора или ветрогенератора.

Поставленная задача решается тем, что электромашина, содержащая шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, размещенными с внешней его стороны, в которых уложены катушки обмотки, и ротор, включающий корпус и индуктор, содержащий подшипниковый узел, при этом внешней поверхности статора придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости ротора, установленного соосно с продольной осью статора, с возможностью вращения вокруг него, отличается тем, что между статором и ротором, соосно с ними, с возможностью вращения относительно них, размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор, причем ротор выполнен в виде соосного с цилиндрическим валом диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала, на поверхности которого надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения, на которые оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого снабжена внешним и внутренним кольцевыми выступами, кроме того, на внешней поверхности цилиндрической части корпуса электромашины смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой, при этом на противоположный торец цилиндрической части корпуса электромашины надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса электромашины, внешняя кромка которого снабжена вторым кольцевым буртиком, кроме того, на второй кольцевой буртик торцевого щита и внутренний кольцевой выступ корпуса электромашины надеты подшипники качения, оперта цилиндрическая втулка промежуточного ротора из немагнитного материала, на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система, кроме того, на внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен шихтованный сердечник ротора, в цилиндрической полости которого, смонтирована магнитная система, в цилиндрической полости которой с зазором размещены полюса магнитной передачи, выполненные из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками, при этом торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса электромашины.

Кроме того, магнитная система ротора и промежуточного ротора выполнены по схеме Хальбаха или с радиальным или с тангенциальным намагничиванием.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак, указывающий, что «между статором и ротором, соосно с ними, с возможностью вращения относительно них, размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор», позволяет создать электромашину с внутренним статором и внешним ротором и использовать промежуточный ротор в качестве магнитной шестерни магнитной передачи и индуктора электромашины.

Признак, указывающий, что «ротор выполнен в виде соосного с цилиндрическим валом диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала», позволяет сформировать магнитную систему магнитной шестерни магнитной передачи.

Признак, указывающий, что на поверхности цилиндрического вала «надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения, на которые оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого снабжена внешним и внутренним кольцевыми выступами», позволяет закрепить ротор в корпусе статора и предотвратить осевые перемещения ротора.

Признаки, указывающие, что «на внешней поверхности цилиндрической части корпуса электромашины смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой, при этом на противоположный торец цилиндрической части корпуса электромашины надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса электромашины, внешняя кромка которого снабжена вторым кольцевым буртиком, кроме того, на второй кольцевой буртик торцевого щита и внутренний кольцевой выступ корпуса электромашины надеты подшипники качения», позволяют зафиксировать сердечник статора с обмоткой в корпусе статора и разместить подшипники промежуточного ротора.

Признак, указывающий, что на второй кольцевой буртик торцевого щита и внутренний кольцевой выступ корпуса электромашины «оперта цилиндрическая втулка промежуточного ротора из немагнитного материала, на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система», формирует магнитную систему индуктора и магнитную систему шестерни магнитной передачи.

Признак, указывающий, что «на внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен шихтованный сердечник ротора, в цилиндрической полости которого, смонтирована магнитная система», обеспечивает формирование магнитной системы магнитной шестерни магнитной передачи и при этом позволяет обеспечить прочность ротора при значительных окружных скоростях ротора.

Признаки, указывающие, что в цилиндрической полости ротора «с зазором размещены полюса магнитной передачи, выполненные из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками, при этом торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса электромашины», позволяют завершить формирование магнитной передачи.

Признаки, указывающие, что «магнитная система ротора и промежуточного ротора выполнены по схеме Хальбаха или с радиальным или с тангенциальным намагничиванием», позволяют сформировать наиболее эффективную магнитную систему магнитной передачи и индуктора электромашины.

На фиг. 1 показан продольный разрез электромашины по оси вращения, а на фиг. 2 - поперечный разрез.

На чертежах показаны: шихтованный сердечник статора 1 с пазами 2, катушки обмотки 3, и ротор 4, опорный корпус 5, цилиндрический вал 6, диск 7, цилиндрическая обечайка 8, подшипники качения 9, 10, плоское кольцо 11, внешний 12 и внутренний 13 кольцевые выступы, торцевой щит 14, первый 15 и второй 16 кольцевые буртики, подшипники качения 17, 18, промежуточный ротор 19 цилиндрическая втулка 20 из немагнитного материала, постоянные магниты 21, шихтованный сердечник 22 ротора, постоянные магниты 23 ротора 4, полюса 24 магнитной передачи, выполненные из материала с высокой магнитной проницаемостью, немагнитные вставки 25, пазовые клинья 26, стопорное кольцо 27, крышка подшипника 28, распорная втулка 29.

Электромашина содержит шихтованный сердечник статора 1 из электротехнической стали, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнены пазы 2, в которые уложены катушки 3 обмотки статора 1 и зафиксированы пазовыми клиньями 26. Сердечник статора 1 своей внутренней цилиндрической поверхностью располагается на опорном корпусе 5 и жестко связан с ним.

Ротор 4 выполнен в виде соосного с цилиндрическим валом 6 диска 7, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка 8, параллельная поверхности цилиндрического вала 6. На поверхности цилиндрического вала 6 надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения 9, 10. Опорный корпус 5 с одной стороны снабжен плоским кольцом 11, внешняя часть которого снабжена внешним 12 и внутренним 13 кольцевыми выступами. На внешней поверхности цилиндрической части опорного корпуса 5 смонтирован шихтованный сердечник статора 1 с катушками 3 обмотки.

1 Электромашина, содержащая шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, размещенными с внешней его стороны, в которых уложены катушки обмотки, и ротор, включающий корпус и индуктор, содержащий подшипниковый узел, при этом внешней поверхности статора придана цилиндрическая форма и он размещен в цилиндрической полости ротора, установленного соосно с продольной осью статора, с возможностью вращения вокруг него, отличающаяся тем, что между статором и ротором, соосно с ними, с возможностью вращения относительно них, размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор, причем ротор выполнен в виде соосного с цилиндрическим валом диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала, на поверхности которого надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения, на которые оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого снабжена внешним и внутренним кольцевыми выступами, кроме того, на внешней поверхности цилиндрической части корпуса электромашины смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой, при этом на противоположный торец цилиндрической части корпуса электромашины надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса электромашины, внешняя кромка которого снабжена вторым кольцевым буртиком, кроме того, на второй кольцевой буртик торцевого щита и внутренний кольцевой выступ корпуса электромашины надеты подшипники качения, на которые оперта цилиндрическая втулка промежуточного ротора из немагнитного материала, на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система, кроме того, на внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен шихтованный сердечник ротора, в цилиндрической полости которого смонтирована магнитная система, в цилиндрической полости которой с зазором размещены полюса магнитной передачи, выполненные из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками, при этом торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса электромашины.

2. Электромашина по п. 1, отличающаяся тем, что магнитная система ротора и промежуточного ротора выполнена по схеме Хальбаха или с радиальным, или с тангенциальным намагничиванием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – эффективное охлаждение сердечника ротора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления рабочим инструментом, соединенным с двигателем. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности.

Изобретение относится к забойным бескомпрессорным двигателям для вращения буровых долот. Технический результат - обеспечение возможности контроля и/или управления работой забойного бескомпрессорного двигателя.

Изобретение относится к электрической машине (1), содержащей кожух (7) машины, статор (11) и ротор (10), который установлен на валу (4) двигателя, который поддерживается на неприводной стороне в подшипниковом узле (14), который содержит комплект шариковых подшипников (21, 22) и расположен внутри кожуха машины (7) радиально упруго и с возможностью незначительного смещения.

Изобретение относится к приводному инструменту, снабженному трехфазным бесщеточным электродвигателем, а конкретнее к способу управления выходной характеристикой электродвигателя приводного инструмента.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электропривода, в частности в системах автоматического управления положением и перемещением регулирующего органа (РО) ядерного реактора.

Изобретение относится к конструкциям для крепления узлов двигателей электроприводных ручных инструментов. Крепежная конструкция для узла (10) двигателя, обеспечивающая прикрепление узла (10) двигателя, включающего коллекторный двигатель и щеткодержательный узел (20), который удерживает щетки в подвижном скользящем контакте с коллектором коллекторного двигателя, к трубчатому корпусу (1) механического инструмента, содержит гнездо (5), имеющее дно, выполненное в корпусе (1), конструкция которого позволяет установить в него узел (10) двигателя с щеткодержательным узлом (20), обращенным вниз.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в шпиндельных узлах металлорежущих станков с высокой частотой вращения. Технический результат заключается в повышении несущей способности и жёсткости подшипниковых узлов, повышении эффективности охлаждения обмотки и сердечника статора, а также улучшении массогабаритных показателей и повышении надёжности.

Изобретение относится к устройствам для создания подъемной тяги и может быть использовано в летательных аппаратах. Технический результат состоит в расширении сферы применения.

Изобретение относится к погружным электронасосам. Погружной электронасос 200 содержит первый и второй корпусные элементы, шестеренный насос, статор 222 электродвигателя и множество постоянных магнитов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией автономных объектов. Технический результат состоит в снижении физической заметности объектов, оснащенных данными сверхвысокооборотными микрогенераторами, благодаря снижению уровня шума, повышению магнитной индукции в их воздушном зазоре и минимизации их тепловыделений.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приводному устройству нестабильной электрогенерирующей системы. Приводное устройство (1) для приведения в действие вращающегося вала (21) включает в себя кольцевой корпус (11), узел (12) магнитного маятника, электромагнитный узел (13) и блок (14) управления.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с обмоткой, не содержащей железа. Электродвигатель (1), включающий в себя, по меньшей мере, первичную часть (2а, 2b) с обмоткой (3), не содержащей железа, которая содержит, по меньшей мере, две фазы (6), при этом одна фаза (6) включает в себя, по меньшей мере, два жгута (4) обмотки и, по меньшей мере, один электрический соединительный элемент (5), и вторичную часть (7а, 7b) с четным количеством магнитных полюсов (8), которые с чередованием расположены на вторичной части (7а, 7b), при этом обмотка (3) расположена на первичной части (2а, 2b) в воздушном зазоре (9) между первичной частью (2а, 2b) и вторичной частью (7а, 7b) по отношению к оси (10а, 10b) таким образом, что соответствующие жгуты (4) обмотки фазы (6) расположены напротив соответствующего магнитного полюса (8), и все магнитные полюса (8) выполнены с возможностью одновременного использования для образования усилия.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических приводах транспортных средств. Техническим результатом является обеспечение высокого отношения частот вращения при постоянной мощности.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа. Технический результат - обеспечение возможности генерирования электрической энергии за счёт энергии торможения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат: уменьшение массогабаритных характеристик, повышение надежности работы, повышение ресурса электромашины.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению. Технический результат: повышение ресурса электромашины, увеличение окружной скорости индуктора, уменьшение трения в подшипниках.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к синхронным генераторам с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат: стабилизация выходного напряжения и активной мощности.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат: упрощение конструкции, увеличение окружной скорости индуктора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных и бытовых приборах и установках в качестве мотора-генератора постоянного тока.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам с преимущественно тихоходными колесами. Технический результат состоит в повышении технологичности и повышении эффективности.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении частоты вращения и ресурса ввиду отсутствия механической передачи, а также обеспечения возможности использования наружной поверхности ротора в качестве ступицы электромобиля, ротора гидрогенератора или ветрогенератора. Электромашина содержит шихтованный сердечник статора с пазами на внешней стороне, в которых уложены катушки обмотки. Соосно ротору с возможностью вращения относительно него размещен промежуточный ротор, в цилиндрической полости которого с зазором установлен статор. Ротор выполнен в виде соосного цилиндрическому валу диска, по периферии которого выполнена цилиндрическая обечайка, параллельная поверхности цилиндрического вала, на поверхности которого надеты и зафиксированы от продольного перемещения подшипники качения. На них оперта цилиндрическая часть корпуса электромашины, один торец которой снабжен плоским кольцом, внешняя часть которого выполнена с внешним и внутренним кольцевыми выступами. На внешней поверхности цилиндрической части корпуса смонтирован шихтованный сердечник статора с обмоткой. На противоположный торец цилиндрической части корпуса надет и уперт в сердечник статора своим внутренним кольцевым выступом торцевой щит корпуса, внешняя кромка которого выполнена со вторым кольцевым буртиком, на который и на внутренний кольцевой выступ корпуса надеты подшипники качения. На них же оперта цилиндрическая немагнитная втулка промежуточного ротора на внутренней поверхности которой смонтирована магнитная система. На внутренней поверхности цилиндрической обечайки ротора закреплен его шихтованный сердечник, в цилиндрической полости которого смонтирована магнитная система, в цилиндрической полости которой с зазором размещены полюса магнитной передачи из материала с высокой магнитной проницаемостью, чередующиеся с немагнитными вставками. Обе указанные магнитные системы намагничены, например, по схеме Хальбаха. Торцы названных элементов жестко скреплены с обращенной к ним поверхностью внешнего кольцевого выступа корпуса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх