ИНДУКТОРНАЯ МАШИНА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к индукторным машинам с зубчатым статором и зубчатым ротором, применяемым в промышленных и бытовых установках в качестве двигателей, генераторов, а также муфт с электромагнитным редуцированием числа оборотов.
Известна индукторная машина, содержащая зубчатый статор с обмоткой возбуждения и обмоткой якоря и расположенный в нем зубчатый безобмоточный ротор. В основе принципа действия лежит модуляция магнитного потока, которая возможна благодаря неравномерности воздушного зазора. Проводимость в воздушном зазоре изменяется по гармоническому закону, достигая максимального и минимального значений в положениях «зуб-зуб» и «зуб-паз» соответственно, и может быть представлена в первом приближении следующим выражением:
δ
δ0
2
λ=λ+λcos2(α-γ),
где α - угловая координата (в электрических градусах), отсчитываемая от неподвижной оси фазы А.
Энергетические показатели, в частности момент, индукторной машины напрямую связаны и глубиной пульсации проводимости.
[Электромеханическое преобразование энергии: учеб. пособие / В.В.Жуловян. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. С.372-384. - (Учебники НГТУ)].
Недостатком является относительно невысокие показатели крутящего момента на единицу объема из-за технологически ограниченного по величине воздушного зазора.
Кроме того, известна индукторная машина (патент Ru, №2009599 С1, Н02К 19/06, Н02К 19/24), являющаяся прототипом и содержащая зубчатый статор с катушками, размещенными на явновыраженных полюсах с числом полюсов Z, разделенным на р модулей, каждый из которых содержит Z/m катушек (m - число фаз), и зубчатый безобмоточный ротор.
Однако указанный прототип имеет амплитуду пульсации магнитной проводимости ограниченную по величине минимально реализуемым воздушным зазором. Пульсация магнитной проводимости в свою очередь непосредственно влияет на величину изменения магнитной энергии, и как результат на величину крутящего момента.
Задачей полезной модели является повышение крутящего момента на единицу объема машины.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемой индукторной машины с ферромагнитными цилиндрами в качестве зубцов ротора и конструкция ротора (поперечный разрез).
На фиг.2 изображена схема предлагаемой индукторной машины с ферромагнитными цилиндрами (например, N=3) на коронках зубцов ротора и конструкция ротора (поперечный разрез).
На фиг.3 - ротор с конструктивными пазами под зубцы и зубец в виде ферромагнитного цилиндра.
Индукторная машина (фиг.1) имеет m-фазную обмотку, состоящую из катушек 1-8, каждая из которых размещена на одном из зубцов статора 9. Ротор 10 выполнен безобмоточным с конструктивными пазами под ферромагнитные цилиндры с длиной соприкосновения поверхности цилиндрического зубца и ярма ротора при поперечном сечении L>π*R (фиг.3), где L - длина поверхности соприкосновения, R - радиус ферромагнитного цилидрического зубца. Цилиндрические зубцы выполнены в виде ферромагнитных цилиндров 11, свободно вращающихся вокруг своего центра в пазах ротора и с обеих сторон соединены ободами 12.
Индукторная машина (фиг.2) имеет m-фазную обмотку, состоящую из катушек 1-8, каждая из которых размещена на одном из зубцов статора 9. Ротор 10 выполнен безобмоточным с конструктивными пазами под ферромагнитные цилиндры на коронках зубцов ротора с длиной соприкосновения поверхности ферромагнитного цилиндра и зубца ротора при поперечном сечении L>π*r, где L - длина поверхности соприкосновения, R - радиус ферромагнитного цилиндра. Ферромагнитные цилиндры 11 выполнены с возможностью свободного вращения вокруг своего центра в пазах зубцов ротора. Ферромагнитные цилиндры с обеих сторон соединены ободами 12.
Индукторная машина (фиг.1, 2) работает следующим образом:
При питании обмоток индукторной машины создается вращающееся магнитное поле, обусловленное первой гармонической составляющей МДС, которое при взаимодействии с гармоникой поля, возникающей благодаря наличию зубчатости, создает электромагнитный момент, приводящий во вращение ротор 10. В процессе работы индукторной электрической машины происходит качение ферромагнитных роликов 11 по зубцам статора 9, образуя минимальный воздушный зазор. В любой момент времени два диаметрально-противоположных зубца ротора будут катиться по расточке статора. Данное конструктивное решение позволяет реализовать бесподшипниковый вариант, если функцию подшипников будут выполнять ферромагнитные зубцы-цилиндры, либо ферромагнитные цилиндры на коронках зубцов, соединенные торцевыми ободами как показано на фиг.1 и фиг.2.
Поставленная задача достигается за счет того, что величина воздушного зазора в индукторной машине выполняется минимальной благодаря изготовлению зубцов ротора в виде ферромагнитных цилиндров, катящихся по зубцам статора. Это позволяет значительно повысить пульсацию энергии в воздушном зазоре, и как следствие величину крутящего момента на единицу объема.
Также поставленная задача достигается за счет того, что величина воздушного зазора в индукторной машине выполняется минимально возможной из-за использования ферромагнитных цилиндров размещенных в конструктивных пазах на коронках зубцов ротора. Это позволяет значительно повысить пульсацию энергии в воздушном зазоре, и как следствие величину крутящего момента на единицу объема.