PL235588B1

PL235588B1 - Bezkomutatorowy silnik prądu stałego

Info

Publication number: PL235588B1
Application number: PL423608A
Authority: PL
Inventors: Natalia Julia Sobolewska; Joanna Paulina Sobolewska; Marek Juliusz Sobolewski; Michał Amadeusz Sobolewski; Dariusz Stanisław Sobolewski
Original assignee: Joanna Paulina Sobolewska; Natalia Julia Sobolewska; Sobolewski Dariusz Stanislaw; Marek Juliusz Sobolewski; Sobolewski Michal Amadeusz
Priority date: 2017-11-25
Filing date: 2017-11-25
Publication date: 2020-09-07
Also published as: PL423608A1

Abstract

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego BLCLDC SH EXT zbudowany z wału (O1) mocowanego za pomocą, łożysk (R1 i R2) do elementów stojana (St1 i St7), które mocowane są do korpusu stojana (St2, St6) wykonanego z ferromagnetyka miękkiego połączeniem mechanicznym, charakteryzuje się tym, że do osadzonego na wale (O1) pierścienia wykonanego z ferromagnetyka miękkiego przymocowano serie magnesów trwałych namagnesowane promieniowo, natomiast korpus stojana (St2) połączono mechanicznie z pierścieniem (St3) wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, a korpus stojana (St6) połączono mechanicznie z pierścieniem (St5) wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, do których to pierścieni (St3 i St5) mocuje się mechanicznie korpus stojana (St4) wykonany z materiałów ferromagnetycznie miękkich, do którego mocuje się mechanicznie elementy stojana wykonane z materiałów nieferromagnetycznych, w których żłobkach osadzono odizolowane od siebie elektrycznie i od elementów stojana płaskowniki wykonane z materiałów ferromagnetycznie miękkich poprzekładane płaskownikami wykonanymi z miedzi pokrytej izolacją elektryczną, które to płaskowniki połączone są za pośrednictwem podkładek nieferromagnetycznych będących izolatorami elektrycznymi z elementami wykonanymi z materiałów ferromagnetycznie miękkich, które są połączone bez szczeliny powietrznej z magnesami trwałymi namagnesowanymi promieniowo, a które to magnesy osadzone są na wewnętrznej powierzchni elementu stojana (St4), przy czym zwroty namagnesowania dla serii magnesów są przeciwne do zwrotu namagnesowania dla serii magnesów, a które to płaskowniki wraz z płaskownikami mocowane są do pierścieni stojana (St3 i St5) za pośrednictwem połączonych z nimi mechanicznie pierścieni (P2 i P3) wykonanych z materiałów nieferromagnetycznych odizolowanych elektrycznie od płaskowników, a który to korpus stojana (St4) jest połączony mechanicznie bez szczeliny powietrznej z elementami stojana (St2 i St6) naprzemiennie za pośrednictwem prętów, które wykonane są z materiałów ferromagnetycznie miękkich, na których nawinięto uzwojenia przewodem miedzianym w izolacji.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maszyna elektryczna prądu stałego.

Obecny stan techniki, to zgłoszenie patentowe pt. „Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego” zarejestrowane w Urzędzie Patentowym RP pod numerem P.422805, którego autorami są autorzy niniejszego zgłoszenia patentowego.

Opis polskiego zgłoszenia patentowego P.422805 ujawnia konstrukcję bezkomutatorowych silników elektrycznych prądu stałego charakteryzujących się tym, że nie wymagają stosowania komutatorów elektronicznych i falowników - silniki BLCLDC. Silniki według zgłoszenia patentowego P.422805 można skalować poprzez zmianę grubości płytek Fei będących jednocześnie elementami obwodów magnetycznych i elektrycznych.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest zbudowany z wału mocowanego za pomocą łożysk do elementów stojana, które mocowane są do korpusu stojana wykonanego z ferromagnetyka miękkiego połączeniem mechanicznym, na którym to wale jest osadzony pierścień wykonany z ferromagnetyka miękkiego, do którego przymocowane są serie magnesów trwałych namagnesowanych promieniowo, natomiast korpus stojana połączono mechanicznie z pierścieniem wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, a korpus stojana połączono mechanicznie z pierścieniem wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, do których to pierścieni mocuje się mechanicznie korpus stojana wykonany z materiałów ferromagnetycznie miękkich, do którego mocuje się mechanicznie elementy stojana wykonane z materiałów nieferromagnetycznych, w których żłobkach są osadzone odizolowane od siebie elektrycznie i od elementów stojana płaskowniki wykonane z materiałów ferromagnetycznie miękkich poprzekładane płaskownikami wykonanymi z miedzi pokrytej izolacją elektryczną, na którym to elemencie stojana na jego powierzchni wewnętrznej osadzone są magnesy trwałe namagnesowane promieniowo, przy czym ich zwroty namagnesowania są przeciwne do zwrotu namagnesowania dla serii magnesów osadzonych na wirniku, a które to płaskowniki wykonane z ferromagnetyka miękkiego wraz z płaskownikami wykonanymi z miedzi mocowane są do pierścieni stojana za pośrednictwem połączonych z nimi mechanicznie pierścieni wykonanych z materiałów nieferromagnetycznych odizolowanych elektrycznie od płaskowników wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, a który to korpus stojana wykonany z ferromagnetyka miękkiego jest połączony mechanicznie bez szczeliny powietrznej z elementami stojana wykonanymi z ferromagnetyka miękkiego naprzemiennie za pośrednictwem prętów, które wykonane są z materiałów ferromagnetycznie miękkich, na których nawinięto uzwojenia przewodem miedzianym w izolacji, które to płaskowniki wykonane z materiałów ferromagnetycznie miękkich połączone są za pośrednictwem podkładek nieferromagnetycznych będących izolatorami elektrycznymi z elementami wykonanymi z materiałów ferromagnetycznie miękkich, które są połączone bez szczeliny powietrznej z magnesami trwałymi.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pierścień wykonany z ferromagnetyka miękkiego jest osadzony na pierścieniu wykonanym z ferromagnetyka miękkiego.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pierścienie wykonane z ferromagnetyka miękkiego są jednolitymi częściami elementu osadzonego na wale.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że płaskowniki wykonane z miedzi łączone są szeregowo z uzwojeniami miedzianymi w izolacji nawiniętymi na prętach wykonanych z ferromagnetyka miękkiego.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że płaskowniki wykonane z ferromagnetyka miękkiego oraz płaskowniki miedziane chłodzone są cieczą przepływającą przez wężyk teflonowy nawinięty na nie osiowo.

Rozwiązanie ma na celu optymalizację silników bezkomutatorowych, poprzez zwiększenie momentu siły działającego na wirnik dzięki zastosowaniu elementów MiFel, ..., MiFe18 koncentrujących strumień pola magnetycznego w płaskownikach Fel, ..., Fe54.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na których przedstawiamy:

Fig. 1-3 Rzuty bezkomutatorowego silnika elektrycznego,

Fig. 4-6 Rzuty wirnika bezkomutatorowego silnika elektrycznego,

Fig. 7-9 Rzuty elementów Mil, ..., Mi18, Fe1, ..., Fe54, Sh1, ..., Sh36, O1, P1 i St4 bezkomutatorowego silnika elektrycznego,

PL 235 588 B1

Fig. 10-12 Rzuty elementów stojana Sti1, ..., Sti18 elementów stojana silnika,

Fig. 13-15 Rzuty pierścienia P3 mocującego z jednej strony piaskowniki Fel, ..., Fe54 i Sh1, ..., Sh36 do elementu korpusu stojana St5,

Fig. 16 Schemat elektryczny zasilania szeregowego silnika,

Fig. 17 Przekrój stosu jednej z sekcji płaskowników Fel, ..., Fe54 i Sh1, ..., Sh36.

Na rysunkach fig. 1-3 przedstawiono rzuty bezkomutatorowego silnika prądu stałego, na którym uwidoczniono korpus stojana zbudowany z elementów St2, St3, St4, St5 i St6, które są połączone ze sobą mechanicznie za pomocą na przykład połączeń wielowpustowych i skręcane śrubami, co nie zostało pokazane na rysunkach.

Elementy korpusu stojana St2 i St6 mają kształt pierścieni i wykonane są z ferromagnetyka miękkiego - fig. 1-3. Elementy St2 i St6 mogą być wykonane z odizolowanych od siebie elektrycznie i sprasowanych ze sobą blach elektrotechnicznych.

Do elementów korpusu stojana St2 i St6 połączone są mechanicznie za pomocą na przykład śrub pierścienie odpowiednio St1 i St7 wykonane z materiałów nieferromagnetycznych np. z aluminium - fig. 1-3. W otworach pierścieni St1 i St7 są osadzone łożyska R1 i R2, które mocują do stojana wał silnika O1 wykonany z materiałów ferromagnetycznych bądź nieferromagnetycznych np. ze stali konstrukcyjnej - fig. 1-3.

Pierścienie St3 i St5 wykonane są z materiałów nieferromagnetycznych np. z aluminium - fig. 1-3. W ścianach bocznych pierścieni St3 i St5 nawiercono otwory, przez które wyprowadza się przewody elektryczne w izolacji (nie zaznaczono ich na rysunkach tylko na schemacie fig. 16) wykonane z miedzi łączące płaskowniki Sh1, ..., Sh36 wykonane również z miedzi z uzwojeniami Cu1, ..., Cu36 nawiniętymi przewodem miedzianym w izolacji na prętach FeP1, ..., FeP18 wykonanymi z ferromagnetyka miękkiego - fig. 1-3 i fig. 10-12.

Przewody miedziane w izolacji wyprowadzane przez otwory w pierścieniach St3 i St5 powinny być ekranowane magnetycznie w obszarze przejścia przez pierścień (fig. 1-3) poprzez umieszczenie na nich pierścieni wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, co nie zostało pokazane na rysunkach.

Element korpusu stojana St4 jest wykonany z ferromagnetyka miękkiego np. z czystego żelaza bądź ze sprasowanych i odizolowanych od siebie blach elektrotechnicznych - fig. 1-3, fig. 7-9.

We wnętrzu korpusu stojana St4 są osadzone elementy stojana Sti1, ..., Sti18, które są połączone mechanicznie (połączenie mechaniczne nie zostało pokazane na rysunkach, ponieważ jest to powszechnie znane rozwiązanie) z elementem St4 na przykład za pomocą połączenia wielowpustowego - fig. 1-3 i fig. 10-12.

Elementy stojana Sti1, ..., Sti18 są wykonane z materiałów nieferromagnetycznych np. z tworzywa sztucznego - fig. 10-12.

W żłobkach powstałych po osadzeniu elementów Sti1, ..., Sti18 w korpusie stojana St4 osadza się magnesy trwałe Mi1, ..., Mi18 namagnesowane promieniowo wraz z elementami MiFe1, ..., MiFe18 wykonanymi z materiałów ferromagnetycznie miękkich - fig. 1-3, fig. 7-9. Zwrot wektora magnetyzacji magnesów trwałych jest zaznaczony na rysunku fig. 7-9 dla trzech kolejnych magnesów Mi15, ..., Mi17 strzałkami oznaczonymi Md15, ..., Md17. Pozostałe magnesy Mi1, ..., Mi18 namagnesowane są w ten sam sposób - zwrot wektora magnetyzacji do środka.

Pierścień P4 jest uformowany z wycinków pierścieniowych magnesów trwałych namagnesowanych promieniowo o zwrocie wektora magnetyzacji do środka pierścienia - przeciwnie do magnesów Mfi, i Mbi. W innym przykładzie realizacji pierścień P4 jest wykonany z ferromagnetyka miękkiego i mocowany mechanicznie za pomocą połączeń wpustowych z pierścieniem P1 bądź sam pierścień P1 zwiększa swoją średnicę w obszarze pierścienia P4 zwiększając swoją średnicę zewnętrzną do średnicy zewnętrznej pierścienia P4 - fig. 4-6.

W powstałych żłobkach po osadzeniu elementów Sti1, ..., Sti18 w korpusie stojana St4 osadza się również odizolowane od siebie elektrycznie płaskowniki Fe1, ..., Fe54 wykonane z materiału ferromagnetycznie miękkiego poprzekładane odizolowanymi od siebie płaskownikami Sh1, ., Sh36 wykonanymi z miedzi elektrolitycznej. Izolatorami oddzielającymi płaskowniki może być np. cienka folia teflonowa - fig. 1-3, fig. 7-9 i fig. 10-12.

Przekrój jednej z sekcji poprzekładanych i elektrycznie odizolowanych od siebie płaskowników Fe1, ..., Fe54 i Sh1, ..., Sh36 pokazano na rysunku fig. 17.

Płaskowniki Fe1, ..., Fe54 łączone są z elementami MiFe1, ..., MiFe18 za pośrednictwem cienkiego izolatora elektrycznego wykonanego z materiałów nieferromagnetycznych (np. teflonu), które łączone są bez szczeliny powietrznej z magnesami trwałymi Mi1, ..., Mi18, które łączone są bez

PL 235 588 B1 szczeliny powietrznej z korpusem stojana St4 wykonanym z materiałów ferromagnetycznie miękkich np. z blachy elektrotechnicznej - fig. 7-9. Elementy MiFel, ..., MiFe18 wykonane są z materiałów ferromagnetycznie miękkich.

Grubość izolatora elektrycznego oddzielającego elementy MiFe1, ..., MiFe18 od płaskowników musi być dobrana dla każdego silnika i jest zależna od jego mocy znamionowej oraz szczeliny powietrznej pomiędzy stojanem a wirnikiem silnika.

W elementach stojana Sti1, ..., Sti18 wykonanych z tworzywa sztucznego o właściwościach termoizolacyjnych mogą być wyfrezowane osiowo otwory (nie zostało to pokazane na rysunkach) od strony płaskowników Fe1, ..., Fe54, w których to otworach można osadzić wężyki teflonowe z przepływającą przez nie cieczą chłodzącą zapewniając w ten sposób chłodzenie silnika i wykorzystanie odzyskanej w ten sposób energii cieplnej - fig. 1-3 i fig. 10-12.

Płaskowniki Fel, ..., Fe54 mogą być ze sobą skręcone za pomocą śrub przed umieszczeniem w żłobkach elementu korpusu St4 i elementów Sti1, ..., Sti18.

Każdy z płaskowników Fe1, ..., Fe54 posiada na swoich końcach wcięcia umożliwiające ich mocowanie za pomocą pierścieni P2 i P3 do stojana silnika - fig. 1-3 i fig. 13-15.

Pierścienie P2 i P3 wykonane są z materiałów nieferromagnetycznych np. z aluminium i są połączone mechanicznie za pomocą np. połączeń wielowpustowych do odpowiednio elementów korpusu stojana St3 i St5 - fig. 1-3, fig. 13-15.

Do korpusu stojana St4 mocowane są bez szczeliny powietrznej pręty FeP1, ..., FeP18 za pomocą kołnierzy wykonanych z ferromagnetyka miękkiego (np. z czystego żelaza), które przykręca się śrubami do elementu St4 - fig. 1-3 (Na rysunkach nie zaznaczono kołnierzy mocujących.).

Pręty FeP1, ..., FeP18 wykonane z ferromagnetyka miękkiego np. z czystego żelaza bądź z odizolowanych od siebie elektrycznie i sprasowanych ze sobą blach elektrotechnicznych - fig. 1-3.

Na prętach FeP1, ..., FeP18 nawinięte są uzwojenia Cul, ..., Cu54 przewodem miedzianym w izolacji, które łączone są z odpowiednimi końcówkami płaskowników Sh1, ..., Sh36, co przedstawiono na schemacie elektrycznym - fig. 16.

Drugie końce prętów FeP1, ..., FeP18 łączone są bez szczeliny powietrznej naprzemiennie z elementami korpusu stojana St2 i St6 za pomocą kołnierzy wykonanych z ferromagnetyka miękkiego (kołnierze nie są przedstawione na rysunkach) - fig. 1-3.

Na rysunku fig. 4-6 przedstawiono rzuty wirnika silnika, który zbudowany jest z wału O1 mocowanego do stojana silnika za pomocą łożysk R1 i R2.

Na wale silnika O1 jest osadzony za pomocą połączenia mechanicznego (np. połączenie wpustowe) pierścień P1 wykonany z ferromagnetyka miękkiego np. z czystego żelaza bądź ze sprasowanych i odizolowanych od siebie elektrycznie blach elektrotechnicznych - fig. 4-6.

Na pierścieniu P1 wirnika osadzone są magnesy trwałe Mf1, ..., Mf12 i Mb1, ..., Mb12 namagnesowane promieniowo w dwóch oddzielnych od siebie sekcjach - fig. 4-6.

Sekcje magnesów trwałych Mf1, ..., Mf12 i Mb1, ..., Mb12 posiadają ten sam zwrot wektora magnetyzacji, co przedstawiono na rysunku fig. 4-6 tylko dla dwóch sąsiadujących ze sobą magnesów, ponieważ pozostałe wektory wyglądają podobnie - kierunek wektora pokrywa się z promieniem P1 a zwrot jest na zewnątrz wirnika silnika.

Należy podkreślić, że zwroty wektorów magnetyzacji magnesów trwałych Mi1, ..., Mi18 mocowanych do korpusu stojana St4 są przeciwne do zwrotów wektorów magnetyzacji sekcji magnesów trwałych Mf1, ..., Mf12 i Mb1, ..., Mb12, co przedstawiono na rysunkach fig. 4-6 i fig. 7-9.

Pierścień P4 utworzony jest z wycinków pierścieniowych magnesów trwałych namagnesowanych promieniowo, których zwroty wektorów magnetyzacji magnesów trwałych pokrywają się ze zwrotami wektorów magnetyzacji magnesów trwałych Mil, ..., Mi18. W innym przykładzie realizacji pierścień P4 wykonany jest z ferromagnetyka miękkiego i jest mocowany mechanicznie do pierścienia P1 bądź pierścień P1 zwiększa swoją średnicę zewnętrzną w obszarze pierścienia P4 do średnicy zewnętrznej pierścienia P4 - fig. 4-6.

Magnesy trwałe Mf1, ..., Mf12 i Mb1, ..., Mb12 mocuje się do pierścienia P1 za pomocą np. klejów epoksydowych - fig. 4-6. Podobnie mocuje się magnesy tworzące pierścień P4 - fig. 4-6.

Na rysunku fig. 7-9 przedstawiono rzuty magnesów trwałych Mi1, ..., Mi18 mocowanych do korpusu stojana St4, elementów MiFe1, ..., MiFe18, płaskowników Fe1, ..., Fe54, wału O1, pierścienia P1 wykonanego z materiałów ferromagnetycznych i korpusu stojana (St4). Rysunki fig. 7-9 ujawniają nowe rozwiązanie fragmentu obwodu magnetycznego zastosowanego w silniku BLDC SH EXT, które znacząco zwiększa moment siły działający na wirnik silnika.

PL 235 588 B1

Magnesy trwałe Mil, ..., Mi18 mocowane są do korpusu stojana St4 bez szczeliny powietrznej za pomocą np. klejów epoksydowych. Magnesy trwałe Mi1, ..., Mi18 są połączone z elementami MiFel, ..., MiFe18 wykonanymi z ferromagnetyków miękkich, które są połączone za pośrednictwem cienkich podkładek wykonanych z materiałów nieferromagnetycznych będących izolatorami (np. za pomocą cienkiej folii teflonowej) z płaskownikami Fe1, ..., Fe54 wykonanymi z ferromagnetyków miękkich - fig. 7-9.

Na rysunku fig. 13-15 przedstawiono rzuty pierścienia P3 (wygląda tak samo jak pierścień P2), na których uwidoczniono szczeliny technologiczne zwiększające przekrój poprzeczny wyciętych otworów w kształcie prostokątów. Pierścienie P2 i P3 wykonane są z materiałów nieferromagnetycznych.

Szczeliny te służą do przeciągnięcia wężyka teflonowego z cieczą chłodzącą oplatającego osiowo płaskowniki Fel, ..., Fe54 (wężyka nie przedstawiono na rysunkach) bądź do chłodzenia tych elementów powietrzem.

Na rysunku fig. 16 przedstawiono schemat elektryczny silnika, na którym szeregowo połączone elementy Sh1, Fe1, Sh2, Cu2, ..., Sh36, Cu36 łączone są z regulatorem przepływającego prądu w obwodzie Re, przełącznikiem i źródłem zasilania prądu stałego Src.

Regulator przepływającego prądu Re może być regulatorem impulsowym, co wyeliminuje straty związane ze spadkiem napięcia na tym elemencie. Regulator może być zbudowany przy wykorzystaniu triaków bądź tranzystorów MOSFET, co jest powszechnie znanym rozwiązaniem.

Regulator Re jest połączony z czujnikiem prędkości obrotowej silnika Cz i umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej silnika.

W bezkomutatorowym silniku prądu stałego tworzą się zamknięte obwody magnetyczne zbudowane z płaskowników Fel, ..., Fe54 wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, podkładki nieferromagnetycznej będącej izolatorem elektrycznym, elementów MiFel, ..., MiFe18 wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, magnesów trwałych Mi1, ..., Mi18, elementu korpusu stojana St4 wykonanego z ferromagnetyka miękkiego, prętów FeP1, ..., FeP18 wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, elementów korpusu stojana St2 i St6 wykonanych z ferromagnetyka miękkiego, szczelin powietrznych pomiędzy odpowiednio elementem St2 a warstwą magnesów stałych Mf1, ..., Mf12 oraz elementem St6 a warstwą magnesów stałych Mb1, ..., Mb12, warstw magnesów stałych Mf1, ..., Mf12 i Mb1, ..., Mb12 namagnesowanych promieniowo, pierścienia P1 wykonanego z ferromagnetyka miękkiego, pierścienia P4, szczeliny powietrznej pomiędzy pierścieniem P4 a płaskownikami Fe1, ..., Fe54.

Obwód magnetyczny silnika, w którym znajdują się magnesy trwałe, wymusza przepływ strumienia pola magnetycznego zorientowanego promieniowo przez płaskowniki Fe1, ..., Fe54, w których szczelinach (żłobkach) umieszczone są płaskowniki Sh1, ..., Sh36, przez które płynie prąd stały w kierunku osiowym. W wyniku przepływu prądu przez elementy stojana Sh1, ..., Sh36 znajdujące się w polu magnetycznym działa na nie siła Lorentza. Momenty sił działające na poszczególne płaskowniki Sh1, ..., Sh54 mają tę samą wartość i są tego samego znaku.

Bezpośrednio z zastosowania trzeciej zasady dynamiki wynika, że na wirnik działa moment siły o tej samej wartości lecz przeciwnie skierowany.

Zasilanie elementów Sh1, ..., Sh36 wykonanych z miedzi elektrolitycznej jest pokazane na rysunku fig. 6. Przedstawione połączenie szeregowe płaskowników Sh1, ..., Sh36 wymaga wyprowadzenia przewodów miedzianych poza korpus silnika i doprowadzenie ich do przeciwnych końcówek płaskowników Sh1, ..., Sh36, dlatego w celu minimalizacji strat stosuje się uzwojenia Cu1, ..., Cu36 nawinięte na prętach FeP1, ..., FeP18 w ten sposób aby wzmocnić przepływający strumień pola magnetycznego w przedstawionych powyżej obwodach magnetycznych (mamy możliwość nawinięcia zgodnie ze wskazówkami ruchu zegara bądź przeciwnie, dlatego zawsze możemy doprowadzić do sytuacji, w której wzmacniamy przepływający strumień pola magnetycznego) - dodatkowe siły magnetomotoryczne w obwodach magnetycznych.

Dzięki zastosowaniu szeregowego łączenia płaskowników Sh1, ..., Sh36 z uzwojeniami Cu1, ..., Cu36 można płynnie regulować napięcie i prąd znamionowy nowego typu silników elektrycznych.

Konstrukcja silnika umożliwia zwiększenie liczby płaskowników Sh1, ..., Sh36, uzwojeń Cu1, ..., Cu36 i płaskowników Fe1, ..., Fe54 nie zmieniając przy tym gabarytów silnika (zmiana przekrojów poprzecznych), co pozwala na konstrukcję silnika o zadanym napięciu i prądzie znamionowym.

Możliwość bezpośredniego chłodzenia cieczą elementów grzejnych silnika Sh1, ..., Sh36 oraz Fe1, ..., Fe54 umożliwia odzyskanie wydzielanej energii cieplnej.

Bezkomutatorowy silnik elektryczny znajdzie zastosowanie w konstrukcjach mobilnych zasilanych bateriami akumulatorów bądź ogniwami paliwowymi jak również w kolejnictwie jako silnik trakcyj

PL 235 588 B1 ny. Silnik jest również wskazany do zastosowań w przemyśle obronnym RP z uwagi na jego odporność na silne impulsy elektromagnetyczne (brak falownika), cenę, bezawaryjność i większą gęstość mocy od obecnie znanych rozwiązań.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego zbudowany z walu (O1) mocowanego za pomocą łożysk (R1) i (R2) do elementów stojana (St1) i (St7), które mocowane są do korpusu stojana (St2), (St6) wykonanego z ferromagnetyka miękkiego połączeniem mechanicznym, na którym to wale (O1) jest osadzony pierścień (P1) wykonany z ferromagnetyka miękkiego, do którego przymocowane są serie magnesów trwałych (Mf1), ..., (Mf12) oraz (Mb1), ..., (Mb12) i (P4) namagnesowanych promieniowo, natomiast korpus stojana (St2) połączono mechanicznie z pierścieniem (St3) wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, a korpus stojana (St6) połączono mechanicznie z pierścieniem (St5) wykonanym z materiałów nieferromagnetycznych posiadającym otwory w ścianach bocznych, do których to pierścieni (St3) i (St5) mocuje się mechanicznie korpus stojana (St4) wykonany z materiałów ferromagnetycznie miękkich, do którego mocuje się mechanicznie elementy stojana (Sti1), ..., (Sti18) wykonane z materiałów nieferromagnetycznych, w których żłobkach są osadzone odizolowane od siebie elektrycznie i od elementów stojana (Sti1), ..., (Sti18) płaskowniki (Fe1), ..., (Fe54) wykonane z materiałów ferromagnetycznie miękkich poprzekładane płaskownikami (Sh1), ..., (Sh36) wykonanymi z miedzi pokrytej izolacją elektryczną, na którym to elemencie stojana (St4) na jego powierzchni wewnętrznej osadzone są magnesy trwałe (Mil), ..., (Mi18) namagnesowane promieniowo, przy czym zwroty namagnesowania dla serii magnesów (Mil), ..., (Mi18) są przeciwne do zwrotu namagnesowania dla serii magnesów (Mf1), ..., (Mf12) i (Mb1), ..., (Mb12), a które to płaskowniki (Fe1), ..., (Fe54) wraz z płaskownikami (Sh1), ..., (Sh36) mocowane są do pierścieni stojana (St3) i (St5) za pośrednictwem połączonych z nimi mechanicznie pierścieni (P2) i (P3) wykonanych z materiałów nieferromagnetycznych odizolowanych elektrycznie od płaskowników (Fe1), ..., (Fe72), a który to korpus stojana (St4) jest połączony mechanicznie bez szczeliny powietrznej z elementami stojana (St2) i (St6) naprzemiennie za pośrednictwem prętów (FeP1), ..., (FeP18), które wykonane są z materiałów ferromagnetycznie miękkich, na których nawinięto uzwojenia (Cul), ..., (Cu36) przewodem miedzianym w izolacji, znamienny tym, że płaskowniki (Fe1), ..., (Fe54) połączone są za pośrednictwem podkładek nieferromagnetycznych będących izolatorami elektrycznymi z elementami (MiFe1), ..., (MiFe18) wykonanymi z materiałów ferromagnetycznie miękkich, które są połączone bez szczeliny powietrznej z magnesami trwałymi (Mi1), ..., (Mi18).
2. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 1, znamienny tym, że pierścień (P4) wykonany z ferromagnetyka miękkiego jest osadzony na pierścieniu (P1).
3. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 2, znamienny tym, że pierścień (P4) jest jednolitą częścią pierścienia (P1).
4. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 1, znamienny tym, że elementy (Mf1), ..., (Mf12) oraz (Mb1), ..., (Mb12) są pierścieniami wykonanymi z ferromagnetyka miękkiego osadzonymi na pierścieniu (P1).
5. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 4, znamienny tym, że elementy (Mf1), ..., (Mf12) oraz (Mb1), ..., (Mb12) są pierścieniami będącymi jednolitymi częściami pierścienia (P1).
6. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 1, znamienny tym, że płaskowniki (Sh1), ..., (Sh36) łączone są szeregowo z uzwojeniami (Cu1), ..., (Cu36) poprzez podłączenie do płaskowników (Sh1), ..., (Sh36) przewodów miedzianych w izolacji.
7. Bezkomutatorowy silnik elektryczny prądu stałego według zastrz. nr 1, znamienny tym, że elementy (Fe1), ..., (Fe54) oraz (Sh1), ..., (Sh36) chłodzone są cieczą przepływającą przez wężyk teflonowy nawinięty na nie osiowo.