RU82955U1 - Электрическая машина - Google Patents

Abstract

1. Электрическая машина содержит экранированный статор с кольцеобразным рядом обмоток, ротор с осью, диск ротора с кольцеобразным рядом кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью, отличающаяся тем, что экран выполнен в виде двух одинаковых кольцеобразных пластин из магнитомягкого железа, облегающих обмотки статора с внешних сторон корпуса, кольцевые постоянные магниты, размещенные по окружности диска ротора из немагнитного материала, расположены навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, обмотки имеют в плане форму равнобедренной трапеции, огибающей боковыми сторонами полуокружности кольцевых постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение боковых сторон, огибающих кольцевые постоянные магниты, над двумя соседними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами по их середине. ! 2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и кольцевыми постоянными магнитами имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей прохождение кольцеобразного ряда кольцевых постоянных магнитов без касания обмоток и корпуса статора. ! 3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между составляющими корпуса с обмотками со стороны оси ротора имеется зазор, обеспечивающий свободное размещение диска ротора.

Description

Полезная модель относится к преобразователям нетрадиционных источников энергии, предназначена для использования в энергетике и машиностроении, в стационарных и мобильных энергетических установках.

Известно устройство, работающее как двигатель, генератор или комбинированный двигатель-генератор, содержащее кольцеобразный ряд обмоток статора и соответствующий кольцеобразный ряд постоянных магнитов ротора. В известном устройстве обмотки статора размещены на железных сердечниках из листов или прессованного порошка железа, а нераспределенные в пазах, сердечники с обмотками чередуются с железными сердечниками без обмоток (см. патент 2234788 С2, опубликованный 25.05.2000), прототип.

Недостатком прототипа является низкий КПД преобразования энергии, обусловленный потерями механической мощности на преодоление сил притяжения магнитов якоря с сердечниками статорных обмоток для генераторов, и аналогичными потерями электрической энергии в двигателях при смещении якоря от нейтрального положения, когда силы притяжения между постоянными магнитами ротора и сердечниками обмоток статора, кроме радиальных составляющих, будут иметь тангенциальные составляющие, на преодоление которых затрачивается определенная энергия.

Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии за счет уменьшения потребляемой мощности преобразователя как в режиме генерации электрической энергии, так и в режиме двигателя.

Технический результат достигается тем, что электрическая машина содержит экранированный статор с кольцевым рядом обмоток, ротор с осью, диск ротора с кольцеобразным рядом кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью Особенностью является то, что экран выполнен в

виде двух одинаковых кольцеобразных пластин из магнитомягкого железа, облегающих обмотки статора с внешних сторон корпуса, кольцевые постоянные магниты, размещенные по окружности диска ротора из немагнитного материала, расположены навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, а обмотки имеют в плане форму равнобедренной трапеции, огибающей боковыми сторонами полуокружности кольцевых постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение боковых сторон, огибающих кольцевые постоянных магниты, над двумя соседними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами по их середине. Между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и кольцевыми постоянными магнитами имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей прохождение кольцеобразного ряда кольцевых постоянных магнитов без касания обмоток и корпуса статора. Между составляющими корпуса с обмотками со стороны оси ротора имеется зазор, обеспечивающий свободное размещение диска ротора.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - схематически показано взаимное расположение кольцеобразного ряда кольцевых постоянных магнитов и кольцеобразного ряда обмоток; на фиг.2 - показана часть корпуса в разрезе и расположение обмоток с кольцевыми постоянными магнитами; на фиг.3 - показана форма обмоток; на фиг.4а и 4б - изображены схематически распределения магнитных потоков в развернутом виде в продольном (а) и поперечном (б) сечениях.

Электрическая машина (фиг.1) имеет ротор с осью 1, диск 2 ротора из немагнитного материала, закрепленный на оси 1, по периферии диска 2 закреплен кольцеобразный ряд кольцевых постоянных магнитов 3 с осевой намагниченностью, расположенных по окружности диска 2 ротора навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором 4 между ними. С обеих

сторон относительно плоскости диска 2 кольцевые постоянные магниты 3 огибают кольцеобразный ряд обмоток 5, 6, которые в плане и развернутом виде имеют форму равнобедренной трапеции. На фиг 2 показана схематически часть корпуса статора в сечении осевой плоскостью. Корпус статора состоит из двух экранированных половин 7, 8 из немагнитного материала с профилированными пазами для обмоток 5, 6. Экраны 9 имеют кольцеобразную форму из магнитомягкого железа и выполняют роль внешних магнитопроводов (см. фиг.4а, 4б). Между обмотками 5, 6 и кольцевыми постоянными магнитами 3 имеется зазор с величиной d, который обеспечивает свободное прохождение ряда из кольцевых постоянных магнитов 3, не касаясь обмоток 5, 6 и составных частей корпуса. Со стороны оси 1 между частями 7 и 8 корпуса статора имеется зазор с величиной L, необходимый для свободного размещения в нем диска 2. На фиг 3 показана форма профилированных обмоток 5, 6. В развернутом виде обмотки 5, 6 имеют форму равнобедренной трапеции. Боковыми сторонами АВС и DEF обмотки 5 и 6 огибают половину кольцевых постоянных магнитов 3 по образующей, а большое и малое основание CF и AD обеспечивают расположение огибающих сторон АВС и DEF в находящихся под углом осевых плоскостей, над соседними зазорами 4 между кольцевыми постоянными магнитами 3.

Отсутствие сердечников у обмоток облегчает конструкцию машины, а высокая концентрация магнитных потоков кольцевых постоянных магнитов 3, пересекающих обмотки, достигается за счет встречного размещения кольцевых постоянных магнитов и внешнего магнитопровода. Отсутствие неоднородностей магнитопроводов 9 по кольцу и тангенциальных составляющих сил притяжения кольцевых постоянных магнитов 3 с ферромагнитными симметричными экранами 9 приводит к уменьшению затрат энергии на вращении ротора и повышению КПД электрической машины.

Claims (3)

1. Электрическая машина содержит экранированный статор с кольцеобразным рядом обмоток, ротор с осью, диск ротора с кольцеобразным рядом кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью, отличающаяся тем, что экран выполнен в виде двух одинаковых кольцеобразных пластин из магнитомягкого железа, облегающих обмотки статора с внешних сторон корпуса, кольцевые постоянные магниты, размещенные по окружности диска ротора из немагнитного материала, расположены навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, обмотки имеют в плане форму равнобедренной трапеции, огибающей боковыми сторонами полуокружности кольцевых постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение боковых сторон, огибающих кольцевые постоянные магниты, над двумя соседними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами по их середине.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и кольцевыми постоянными магнитами имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей прохождение кольцеобразного ряда кольцевых постоянных магнитов без касания обмоток и корпуса статора.

3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что между составляющими корпуса с обмотками со стороны оси ротора имеется зазор, обеспечивающий свободное размещение диска ротора.