RU73133U1 - Двойная электромашина - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на увеличение удельной мощности и продление срока службы электрических машин, при снижении частот вращения валов, минимально необходимых для получения рабочих характеристик электрической машины. Положительный эффект достигается тем, что увеличено количество вращающихся элементов за счет послойного их расположения, что ведет к повышению удельной мощности электромашины. За счет применения подвижного статора и передаточного механизма, который обеспечивает взаимное вращение обоих валов в противоположных направлениях, увеличена скорость перемещения магнитов и проводников относительно друг друга. Так как скорости относительного вращения при этом складываются, то необходимые рабочие характеристики электрической машины можно получить при минимальных скоростях вращения валов, что может обеспечить увеличение срока службы электромашины.

Description

Полезная модель относится к электрическим машинам. В различных областях техники, машиностроения, строительства и т.д. электрические машины широко распространены в качестве силовых и управляющих приводов, а также в качестве источников электроэнергии. Эти устройства достигли определенного совершенства, поэтому улучшать их характеристики можно в ограниченных направлениях. Так, например, коэффициент полезного действия (КПД) современных электродвигателей достигает 98%, и улучшить этот показатель можно лишь путем технических ухищрений, имеющих малую практическую ценность. В любой электрической машине взаимодействуют проводники магнитного потока и магнитное поле, образованное постоянными или электрическими магнитами. Сила их взаимодействия, а значит и технические характеристики электрической машины, зависят от количества проводников, количества магнитов, силы тока, проходящей через проводники, а также от скорости их взаимного перемещения. Так, в электрической машине (патент на полезную модель RU 69349 U1), которую я беру в качестве прототипа, улучшение характеристик происходит за счет увеличения количества проводников магнитного потока, расположенных в круговой ряд, и количества постоянных магнитов, расположенных также. Все остальные варианты касаются только компоновки элементов внутри одного корпуса, в котором есть подвижная и неподвижная часть. Для того, чтобы увеличить, например, мощность такого электродвигателя, нужно к одному корпусу (одному узлу прототипа) пристыковать следующий и так далее. На практике это применяется редко, так как по существу это есть потеря КПД. Увеличение скорости вращения подвижной части в виде диска с расположенными на нем элементами также технически сложная задача, так как существуют ограничения по работе подшипников, прочности материала вращающихся элементов, а также затраты на балансировку. Я предлагаю улучшить конструкцию прототипа путем увеличения количества вращающихся внутри одного корпуса элементов без увеличения их габаритных размеров, а также увеличения скорости их взаимного перемещения без увеличения частоты вращения рабочих валов. Двойная электромашина показана на рис.1.

1 - корпус; 2 - вал ротора; 3 - подшипник ротора; 4 - щеточный узел ротора; 5 - привод ротора; 6 - промежуточный элемент; 7 - привод подвижного статора; 8 - магниты; 9 - проводники потока; 10 - общий подшипник; 11 - щеточный узел подвижного статора; 12 - подшипник подвижного статора; 13 - вал подвижного статора; 14 - вращающийся элемент ротора; 15 - вращающийся элемент подвижного статора.

При вращении вала ротора 2, а с ним и вращающегося элемента ротора 14, через привод ротора 5, промежуточный элемент 6, жестко закрепленный в корпусе электромашины, и привод подвижного статора 7 вал подвижного статора 13 вместе с вращающимся элементом подвижного статора 15 поворачивается в противоположную сторону. Скорости пересечения магнитных потоков магнитов 8 и проводников потока 9 при этом складываются, что позволяет получить рабочие характеристики электромашины при меньших скоростях вращения обоих валов и вращающихся элементов. Этому способствует и послойное расположение вращающихся элементов и ротора, и подвижного статора, которые могут быть выполнены как в виде цилиндров, так и в виде дисков.

Двойная электромашина, изображенная на рис.1 может быть использована как с одной нагрузкой, так и с двумя нагрузками на каждом валу отдельно. При этом скорость вращения валов по величине может быть равной и неравной, в зависимости от применяемого передаточного механизма. На рис.1 изображена двойная электромашина, у которой скорости вращения валов равны по величине, и противоположны по направлению. Двойная электромашина упрощает применение электрогенераторов с ветроприводом, так как к каждому из валов двойной электромашины можно подсоединить собственное ветроколесо, каждое

из которых в одном потоке ветра могло бы вращаться в противоположную сторону относительно другого. При этом скорость ветра, при которой ветрогенератор с двойной электромашиной выдает рабочую мощность, может быть ниже обычной. С целью облегчения конструкции двойной электромашины можно удалить встроенный передаточный механизм или вынести его за пределы корпуса двойной электромашины.

Основное отличие двойной электромашины от прототипа:

1. Увеличение числа вращающихся элементов внутри одного корпуса без увеличения их линейных размеров.

2. Применение передаточного механизма, который обеспечивает вращение ротора и подвижного статора в противоположных направлениях.

Положительный эффект:

1. Увеличение удельной мощности электромашины за счет послойного расположения вращающихся элементов и применения подвижного статора и передаточного механизма, который обеспечивает увеличение скорости перемещения магнитов и проводников относительно друг друга.

2. Увеличение срока службы электромашины за счет того, что необходимые рабочие характеристики электрической машины можно получить при минимальных рабочих оборотах валов.

Claims (4)

1. Электрическая машина, содержащая ротор и подвижный статор, каждый со своим валом, установленные в корпусе с возможностью вращения относительно корпуса и друг друга и представляющие собой, по крайней мере, одну пару вращающихся элементов, на которых попарно установлены, по крайней мере, с одной стороны каждого из них, обращенные друг к другу магниты и проводники магнитного потока, отличающаяся тем, что ротор и подвижный статор соединены между собой передаточным механизмом с жестко установленным относительно корпуса, по крайней мере, одним промежуточным звеном, обеспечивающим вращение каждой пары вращающихся элементов в противоположном направлении относительно друг друга, при этом, по крайней мере, один из валов соединен с нагрузкой.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один промежуточный элемент установлен в обойме, допускающей их совместное перемещение относительно корпуса, при этом вал ротора и вал подвижного статора соединены каждый со своей нагрузкой.

3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что передаточный механизм с промежуточным звеном вынесены за пределы корпуса.

4. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый из валов соединен со своей нагрузкой, конструкции которых обеспечивают вращение валов ротора и подвижного статора в противоположном направлении относительно друг друга.