Pierwszenstwo: 10.10.1972 (P. 158 210) Zgloszenie ogloszono: 01.06.1973 Opis patentowy opublikowano: 22.04.1974 70171 W. 21d2,10 MKP H02k 47/18 C^V , tLNIA Urzedu Patentowego Twórcy wynalazku: Eugeniusz Bartosinski, Ryszard Janczukowicz, Jan Malys, Edward Hein Uprawniony z patentu tymczasowego: Wyzsza Szkola Morska, Gdynia (Polska) Bczszczotkowa przetwornica elektromaszynowa Przedmiotem wynalazku jest bezszczotkowa przetwornica elektromaszynowa, majaca jednoczesne polacze¬ nie walu mechanicznego z walem elektrycznym, w której posrednikiem w przemianach energetycznych jest pole magnetyczne.Znane sa przetwornice elektromaszynowe wykonane jako zespól dwu maszyn elektrycznych, sprzegnie¬ tych ze soba mechanicznie. Jedna z nich pracuje najczesciej jako silnik, a druga jako pradnica. Znane sa równiez i stosowane wykonania specjalne, w których oba wirniki przetwornicy mieszcza sie w jednej obudowie lub w jed¬ nym wirniku i sa w nich umieszczone dwa uzwojenia, nie polaczone ze soba elektrycznie. Opisane przetwornice elektromaszynowe, mimo wykazywania szeregu zalet, maja równiez istotne niedomogi. Ich praca wymaga stoso¬ wania ruchomych zlaczy elektrycznych w postaci pierscieni slizgowych i szczotek lub komutatorów i szczotek.Celem wynalazku jest wykorzystanie znanych zjawisk elektrodynamicznych w przetwornicach elektro¬ maszynowych z jednoczesnym wyeliminowaniem ruchomych zlaczy elektrycznych przy wykorzystaniu walu mechanicznego w polaczeniu z walem elektrycznym. Wskazany cel wynalazku zostal osiagniety przez bezszczot¬ kowa przetwornice elektromaszynowa, dzieki umieszczeniu we wspólnej obudowie stalowej dwóch róznych ukladów maszyn elektrycznych, których czesci wirujace sa umieszczone sztywno na wspólnym ulozyskowanym wale, a ich uzwojenia sa polaczone miedzy soba elektrycznie.Bezszczotkowa przetwornica elektromaszynowa wedlug wynalazku ma dwa uklady maszyn elektrycznych, przy czym pierwszy pelni role wzbudpicy, w której indukujace sie sily elektromotoryczne w uzwojeniach wir¬ nika powoduja przeplyw pradu w uzwojeniach wirnika drugiego ukladu i powstanie strumieni magnetycznych wirujacych, które przez oddzialywanie na uzwojenie twornika drugiego ukladu daja efekt indukowania sil elektromotorycznych w nieruchomym tworniku. Do walu przylozony jest zewnetrzny moment mechaniczny.W obudowie znajduja sie oddzielnie, dla kazdego z ukladów, uzwojenia z biegunami wydatnymi lub utajonymi o róznym przeznaczeniu. Po przylozeniu napiecia stalego lub przemiennego do uzwojen stojana pierwszego ukladu maszynowego zostanie wytworzony strumien magnetyczny, który indukuje ujemne sily elektromoto¬ ryczne w uzwojeniach wirujacego wirnika tego samego ukladu. Dzieki polaczeniu uzwojen wirników, w uzwoje¬ niach wirnika drugiego ukladu plyna prady wytwarzajace wirujace strumienie magnetyczne, a te z kolei indukuja2 70171 w uzwojeniach stojana tego samego ukladu zmienna lub zmienne sily elektromotoryczne o czestotliwosciach wynikajacych z ilosci par biegunów obu ukladów, rodzaju przylozonego napiecia wzbudzenia pierwszego ukladu oraz predkosci wirowania walu.Przedmiot wynalazku spelnia zalozony cel i wykazuje szereg zalet. Zasadnicza zaleta bezszczotkowej prze¬ twornicy elektromaszynowej wedlug wynalazku jest wyeliminowanie ruchomych zlacz elektrycznych w postaci szczotek i komutatorów lub pierscieni, a tym samym wyeliminowanie zródel zaklócen radiowych. Stosowanie dwóch ukladów maszyn elektrycznych daje wieksze mozliwosci kombinacji w przeksztalcaniu energii elektrycz¬ nej, a takze prostote konstrukgi. Brak ruchomych zlacz elektrycznych zapewnia dluzsza bezawaryjna prace i stwarza mniej klopotów w eksploatacji. Przedmiot wynalazku jest szczególowo opisany na przykladzie jego wykonania i przedstawiony schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przetwor¬ nicy, a fig. 2 przedstawia schematycznie uklad polaczen elektrycznych przetwornicy.Bezszczotkowa przetwornica elektromaszynowa wedlug wynalazku w przykladowym wykonaniu przedsta¬ wionym na rysunku ma dwa rózne uklady maszyn elektrycznych wirujacych, umieszczonych we wspólnej obu¬ dowie metalowej ferromagnetycznej 1, których elementy wirujace sa umieszczone na wspólnym ulozyskowanym wale 2, do którego jest przylozony zewnetrzny moment mechaniczny. Pierwszy uklad maszyny elektrycznej spelniajacy role wzbudnicy ma jedna pare wydatnych biegunów wzbudzenia 3 z uzwojeniami wzbudzenia 4, zasilanymi pradem na przyklad stalym, które wytwarzaja strumien magnetyczny, który oddzialywujac na wirnik wzbudnicy 5, majary równiez jedna pare wydatnych biegunów powoduje indukowanie sie zmiennej sily elektro¬ motorycznej w uzwojeniu 6 wirnika wzbudnicy. Dzieki zastosowaniu polaczenia elektrycznego uzwojenia wir¬ nika wzbudnicy 5 z magnesujacym uzwojeniem wirnika 8 poplynie prad, który wytworzy zmienny strumien magnetyczny w ferromagnetycznym materiale wirnika 7 drugiego ukladu maszyny elektrycznej wirujacej z predkoscia obrotowa walu 2. Ten zmienny wirujacy strumien magnetyczny oddzialywujac na ferromagne¬ tyczny material biegunów twornika 9 spowoduje zaindukowanie sie w nieruchomych uzwojeniach twornika 10 zmiennej sily elektromotorycznej.Niezaleznie od opisanego przykladowo rozwiazania bezszczotkowej przetwornicy elektromaszynowej wedlug wynalazku jest szereg innych rozwiazan, rózniacych sie miedzy soba iloscia par biegunów wydatnych lub utajonych obu ukladów maszyn elektrycznych. W innych rozwiazaniach zachodzi przeksztalcanie pradu prze¬ miennego jedno lub wielofazowego na prad przemienny o podwyzszonej czestotliwosci; sa równiez konstrukcje wedlug wynalazku, w których oba uklady maszyn elektrycznych maja wlasne obudowy stalowe. Kolejne inne odmiany wykonania przedmiotu wynalazku oprócz przemiany czestotliwosci spelniaja zadania wzmacniaczy napieciowych lub wzmacniaczy mocy.Przedmiot wynalazku nadaje sie do zastosowania, szczególnie w ukladach napedowych i wykonawczych silowni okretowych, jak równiez w energetyce przemyslowej. PL