ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования постоянного тока в переменный ток.
Известен электромеханический преобразователь - синхронная машина (Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. тех. учебн. заведений. - 3е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с), состоящий из статора и ротора. Статор синхронной машины содержит цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали, и обмотку, размещенную во внутренних пазах расточки статора, и присоединенную к сети переменного тока. Ротор синхронной машины состоит из цилиндрического сердечника, собранного из листов электротехнической стали, и обмотки возбуждения, размещенной в пазах на внешней цилиндрической поверхности ротора, соединенной через два контактных кольца и щетки с источником постоянного тока, и создающей в машине постоянное магнитное поле возбуждения. При вращении ротора поле возбуждения индуцирует переменную ЭДС в обмотке статора.
Недостатком данного устройства является наличие твердощеточной системы токосъема, снижающей надежность его работы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели относится синхронный генератор (RU 2406211 C1, МПК Н02K 21/16; Н02K 1/27, опубликовано 10.12.2010). Предлагаемое устройство содержит магнитопровод статора из шихтованной электротехнической стали с явно выраженными полюсами, на которых размещены обмотки статора, и ротор, включающий втулку ротора из ферромагнитного материала, на которой размещены полюсы возбуждения. С обеих боковых сторон каждого полюса размещены экраны из ферромагнитного материала, а указанная втулка ротора выполнена с радиальными пазами под каждым полюсом возбуждения для обеспечения прохождения полного потока возбуждения через полюса ротора, а также прохождения потока обмотки статора по указанным экранам и втулке ротора с максимально возможным удалением потока статора во втулке ротора от полюсов возбуждения. Обмотка ротора через контактные кольца и щетки питается от источника постоянного тока. При вращении ротора магнитный поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора, размещенные в пазах, и индуктирует в них переменные ЭДС.
Недостатком данного устройства является необходимость использования системы контактных колец и щеток, снижающей надежность работы устройства.
Задача полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства путем использования зависимости магнитного сопротивления участков ротора от физико-химических свойств материала, из которого они изготовлены.
Технический результат достигается тем, что в электромеханическом преобразователе, содержащем магнитопровод из шихтованной электротехнической стали с явно выраженными полюсами с расположенной на нем обмоткой переменного тока, обмотку возбуждения, соединенную с источником постоянного тока, и ротор, магнитопровод выполнен в форме разомкнутого прямоугольного окна, состоящего из двух стержней, соединенных двумя ярмами, на первом сплошном стержне навита обмотка возбуждения, а противоположно расположенный второй стержень разделен воздушным зазором на два участка, на каждый из участков навиты секции обмотки переменного тока, электрически соединенные друг с другом, ротор выполнен в виде диска, который состоит из сегментов из ферромагнитного материала, чередующихся с сегментами из немагнитного материала, причем ось вращения ротора параллельна стержням магнитопровода, а диск ротора частично расположен в воздушном зазоре второго стержня магнитопровода.
Заявленный электромеханический преобразователь поясняется чертежом (фиг.).
Электромеханический преобразователь содержит магнитопровод из шихтованной электротехнической стали в форме разомкнутого прямоугольного окна с явно выраженными полюсами с расположенной на нем обмоткой переменного тока 1, обмотку возбуждения 2, соединенную с источником постоянного тока, магнитопровод выполнен в виде прямоугольного разомкнутого окна, содержит два стержня 3 и 4, два ярма 5 и 6, на первый сплошной стержень 3 навита обмотка возбуждения 2. Второй стержень 4 имеет воздушный зазор 7, разделяющий его на два участка 8 и 9. На каждый из участков 8 и 9 навиты секции обмотки переменного тока 1, которые электрически соединены друг с другом, например, последовательно. Ротор выполнен в виде диска 10, который состоит из сегментов из ферромагнитного материала 11, чередующихся с сегментами из немагнитного материала 12. Ось вращения 13 ротора параллельна стержням 3 и 4 магнитопровода. Диск 10 ротора частично расположен в воздушном зазоре 7 второго стержня 4 магнитопровода.
Работа электромеханического преобразователя осуществляется следующим образом. Подается постоянное напряжение на обмотку возбуждения 2. Под действием приложенного постоянного напряжения по обмотке возбуждения 2 протекает постоянный ток. Постоянный ток создает постоянный магнитный поток, который замыкается по стержням 3 и 4, ярмам 5 и 6 и воздушному зазору 7. В тот момент времени, когда сегмент 11 из ферромагнитного материала диска 10 находится в воздушном зазоре 7, постоянный рабочий магнитный поток достигает своего максимального значения за счет малого значения магнитного сопротивления магнитопровода, этот магнитный поток сцепляется с витками секций обмотки переменного тока 1. Через промежуток времени Δt, когда сегмент 12 из немагнитного материала диска 10 входит в пространство воздушного зазора 7, постоянный рабочий магнитный поток достигает своего минимального значения за счет увеличения магнитного сопротивления магнитопровода, этот магнитный поток сцепляется с витками секций обмотки переменного тока 1. Изменение рабочего магнитного потока, сцепленного с витками секций обмотки переменного тока 1 за промежуток времени Δt приводит к индуцированию э.д.с, которая формирует переменные напряжения на секциях обмотки переменного тока 1, так как эти секции соединены последовательно, то напряжения обмотки переменного тока 1 является суммой напряжений секций. Частота напряжения обмотки переменного тока 1 пропорциональна частоте вращения диска.
Как можно заметить в заявляемом электромеханическом преобразователе не используется узел твердощеточного токосъема, что значительно повышает надежность работы преобразователя.