ДВОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИНА

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.