ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к преобразователям нетрадиционных источников энергии, предназначена для использования 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.
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 статор с кольцеобразным рядом обмоток и ротор с кольцеобразным рядом дисковых или кольцеобразных постоянных магнитов с осевой намагниченностью. Особенностью является то, что 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 постоянных магнитов, а большая и малая стороны каждой обмотки имеют длину, обеспечивающую расположение сторон, огибающих магниты, в плоскостях, секущих по середине два соседних зазора между магнитами. Статор имеет корпус из двух профилированных частей с пазами для обмоток. Между обмотками и постоянными магнитами имеется зазор, обеспечивающий прохождение кольцевого ряда постоянных магнитов без касания обмоток. С внешней стороны составляющие корпуса зеркально соединены, а со стороны оси имеется зазор для свободного размещения диска ротора.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено на фиг.1 - схематически показано взаимное расположение кольцеобразного ряда постоянных магнитов и кольцеобразного ряда обмоток; на фиг.2 -показана часть корпуса в разрезе и расположение обмоток с постоянными магнитами; на фиг.3 - показана форма обмоток.
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 дисковых или 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 простоянные 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 половин 7,8 из немагнитного материала с профилированными пазами для обмоток 5,6 и с каналами по кругу для ряда магнитов 3. Между обмотками 5,6 и постоянными магнитами 3 имеется зазор
с величиной d, который обеспечивает свободное прохождение ряда из постоянных магнитов 3, не касаясь обмоток 5,6 и 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 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 плоскостях, секущих, по середине, соседние зазоры 4 между магнитами 3 по середине.
Отсутствие сердечников у обмоток облегчает конструкцию машины, а высокая концентрация магнитных потоков постоянных магнитов 3, пересекающих обмотки, достигается за счет встречного размещения постоянных магнитов. За счет того, что отсутствуют сердечники катушек, постоянные магниты 3 не взаимодействуют со статором, что приводит к уменьшению затрат энергии на вращение ротора и повышению КПД электрической машины.