PL238733B1 - Silnik elektryczny - Google Patents

Description

Zgłoszenie dotyczy budowy nieodwracalnej, wirującej maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi, zasilanej synchronicznie.

Znane, wirujące maszyny elektryczne przetwarzają energię za pośrednictwem wytworzonej w tworniku siły elektromotorycznej rotacji SI M. Siła elektromotoryczna powstaje na skutek zmian strumienia magnetycznego w magnetowodzie twornika, wywołanych ruchem wirnika z magnesami trwałymi. Ten sposób przetwarzania energii elektrycznej w mechaniczną daje taki efekt, że wzrost obrotów silnika jest możliwy tylko gdy napięcie zasilające silnik jest wyższe niż indukowana siła elektromotoryczna rotacji SEM. Stwarzało duża niedogodność przy zasilaniu akumulatorowym, gdy napięcie zasilające jest ograniczone. Rozwiązuje się ten problem od wzbudzając silnik przy dużych prędkościach obrotowych. W pracy, powyżej obrotów krytycznych, moc jest stała przy zmniejszającym się momencie mechanicznym na wale silnika. Komplikuje to w znacznym stopniu konstrukcję falownika zasilającego silnik bo trzeba stosować dwie strefy regulacyjne.

Znany jest również silnik z pat. DE 102015207368. Wyposażony jest w kilka niezależnych magnetowodów z osobnymi uzwojeniami w tworniku. Wytwarza siłę elektromotoryczną rotacji SEM jak wszystkie maszyny elektryczne i jest tak samo sterowany.

Konstrukcja mechaniczna silnika, według wynalazku, ma na celu ograniczyć do osiągalnego minimum siłę elektromotoryczną rotacji SEM przy zachowaniu jak najwyższego momentu na wale i sprawności przetwarzania energii elektrycznej w mechaniczną. Silnik charakteryzuje się tym, że jego stojan twornik składa się z kilku osobnych magnetowodów i każdy ma niezależne uzwojenie. Bieguny magnetyczne stajana obejmują połowę obwodu wirnika a ilość par biegunów na wirniku jest dwa razy większa niż ilość biegunów na stojanie. Dodatkową cechu charaktery styczną silnika jest to, że przepływ prądu w uzwojeniach twornika magnesuje wszystkie rdzenie w kierunku dośrodkowym lub odśrodkowym, zależnie od kierunku przepływu prądu.

Silnik, według wynalazku, pokazany jest w przykładzie wykonania, w półprzekroju, na Fig. 1 a Fig. 2 i Fig. 3 pokazują silnik w rozwinięciu, w rożnych położeniach wirnika względem stojana.

Budowę silnika wyjaśnia Fig. 1. Silnik umieszczony jest w korpusie 2 z materiału nie przewodzącego. W korpusie zamocowane są łożyska 3 wału 4. Na wale 4 silnika osadzone jest podłoże magnesów trwałych 5 z materiału ferromagnetycznego. Pełni ono jednocześnie rolę tulei dystansowej. Na powierzchni bocznej walca - podłoża magnesów 5 rozmieszczone są magnesy trwałe, wzbudzające 6 o promieniowym kierunku namagnesowania z naprzemiennie ułożonymi biegunami 11. Między biegunami 11 magnesów 5 a biegunami 8 magnetowodów 12 stojana jest szczelina powietrzna 7. Stojan składa się z magnetowodów 8 nie połączonych jarzmem. Każdy magnetowód 8 ma osobne uzwojenie 9. Uzwojenia te łączy się tak, by przy dowolnym kierunku przepływu prądu, bieguny 12 magnetowodów 8 były jednoimienne. Uzwojenia 9 można łączyć szeregowo lub równolegle w celu uzyskania odpowiednich parametrów użytkowych.

Działanie silnika pokazuje Fig. 2 i Fig. 3. Rysunki przedstawiają silnik w rozwinięciu, po rozcięciu wzdłuż osi rozcięcia 10. Na Fig. 2 widać korpus 2 z umocowanymi w nim magnetowodami 8 twornika. Na magnetowodach nawinięte są uzwojenia 9. Początek każdego uzwojenia 9 połączony jest z końcem uzwojenia sąsiedniego. Po włączeniu prądu zasilającego na uzwojenia kierunek namagnesowania jest jak na Fig. 2. Strzałka 14 wskazuje kierunek ruchu wirnika złożonego z magnesów 6 i ich podłoża 5 pod wpływem działania biegunów 12 magnetycznych stojana na bieguny 11 magnetyczne wirnika. Kiedy pod osią 13 bieguna „S” stojana znajdzie się biegun wirnika „N” następnego magnesu siła działająca na wirnik znika i następuje przełączenie kierunku prądu na przeciwny. Biegun 12 stoj ana zmienia polaryzację na „N” i podtrzymuje ruch obrotowy wirnika. Przełączanie kierunku prądu zapewnia dowolny komutator elektroniczny, np. fotoelektryczny. Konfiguracja silnika powoduje powstawanie małej siły elektromotorycznej rotacji SEM a mechaniczny moment obrotowy zapewnia silne oddziaływanie elektromagnetyczne między biegunami 12 magnetycznymi twornika i biegunami 11 magnetycznymi wirnika. Silnik można również zasilać tradycyjnie, synchronicznie. Wyeliminowanie jarzma w magnetowodzie twornika ma pozytywny wpływ na sprawność energetyczną silnika ponieważ zmniejszają się straty histerezowe i od prądów wirowych w żelazie.

Silnik według wynalazku może być stosowany jako uniwersalna jednostka napędowa.

Claims (2)

1. Silnik elektryczny złożony ze stojana i wirnika z magnesami trwałymi nawierzchni bocznej, mający kilka niezależnych magnetowodów z osobnymi uzwojeniami znamienny tym, że bieguny magnetyczne (12) stojana obejmują połowę obwodu wirnika a ilość par biegunów (11) magnetycznych na wirniku jest dwa razy większa niż liczba biegunów (12) magnetycznych stojana.

2. Silnik elektryczny według zastrzeżenia 1 znamienny tym, że przepływ prądu w uzwojeniach stojana magnesuje wszystkie rdzenie (8) w tym samym kierunku, dośrodkowym lub odśrodkowym, w zależności od kierunku prądu.