БИРОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к торцевым бироторным электрическим машинам и может найти применение в качестве приводного электродвигателя в промышленных механизмах с прямым либо встречным вращением рабочих органов, а также в качестве генератора электрической энергии в системах первичного электроснабжения.
Известен торпедный дисковый вентильный электродвигатель (Патент РФ №2571139, опубл. 20.12.2015, БИПМ №35), состоящий из последовательно соединенных дисковых вентильных электрических двигательных модулей, выполненных в виде неподвижного статора с двойными П-образными сердечниками, содержащими катушечные обмотки, и ротора с магнитными вставками, расположенного между каждой парой сердечников всякого двигательного модуля.
Недостатком данного устройства является снижение использования конструктивного объема, занимаемого активными частями электрической машины, вследствие необходимости размещения внутри двигательных модулей для каждой из фаз двух статорных групп П-образных магнитопроводов, не связанных общим ярмом. Последнее сопряжено с необходимостью поддержания повышенного сечения данных участков магнитной цепи П-образных сердечников для прохождения магнитного потока постоянных магнитов роторов, одновременно увеличивая аксиальную длину машины.
Известна индукторная электрическая машина с двойным аксиальным зазором и ярмом с обмоткой кольцевого типа, уложенной в радиальных пазах на торцевой поверхности витого сердечника статора. Магнитопроводы двух торцевых роторов через аксиальные воздушные зазоры примыкают с двух сторон к торцам пакета статора (Д.А. Бут, "Бесконтактные электрические машины", М., "Высшая школа", 1990 г., стр. 143).
Недостаток устройства, взятого за прототип, заключается в сохранении постоянства поперечного сечения радиальных пазов под укладку кольцевой обмотки с ростом диаметра навивки магнитопровода (Д.А. Бут, "Бесконтактные электрические машины", М., "Высшая школа", 1990 г., стр. 133, рис. 3.16, б), что, в конечном итоге, приводит к возрастанию вылета внешних лобовых соединений обмотки статора, увеличению наружного диаметра активной зоны электрической машины и, следовательно, к ухудшению использования ее активного объема.
Технический результат предлагаемой полезной модели достигается за счет того, что тангенциальная ширина паза статора возрастает пропорционально росту диаметра намотки магнитопровода при сохранении неизменным коэффициента заполнения и площади сечения паза. В этом случае возникающую новую конфигурацию пазового пространства возможно использовать для выполнения распределенной укладки внешних лобовых соединений, локализованной в более тонком слое, уменьшения диаметрального размера статора, сокращения длины витка обмотки и улучшения в целом использования активного объема электрической машины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена конструктивная схема торцевого бироторного электромеханического преобразователя, на фиг. 2 - паз магнитопровода предлагаемого устройства переменного сечения с увеличением его тангенциального размера по мере навивки пакета, на фиг. 3 - вид укладки обмотки на наружной поверхности магнитопровода бироторного преобразователя, на фиг. 4 - вид наружной поверхности магнитопровода с повернутыми осями тангенциальных сечений пазов для случая транспозиции фаз одной из активных сторон обмотки относительно другой, на фиг. 5 - паз магнитопровода со скосом шлица.
Бесконтактный бироторный электромеханический преобразователь (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 1 и кольцевой обмоткой 2 с активными сторонами 3 и 4, два ротора 5 и 6. При этом выбор типа исполнения роторов (либо их комбинации) может быть произвольным и не влияет на конечный технический результат.
Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения питания на кольцевую обмотку и протекании фазных токов каждая из торцевых активных сторон обмотки формирует вращающееся магнитное поле, увлекающее за счет происходящего взаимодействия, за собой роторы либо в согласном, либо во встречном направлении вращения в зависимости от наличия или отсутствия транспозиции фаз.
Для наилучшего размещения как внешних, так и внутренних лобовых соединений при транспозиции фаз одной из двух активных сторон обмотки статора относительно другой, ось 7 тангенциальных сечений соответствующих пазов (фиг. 4), выполнены повернутыми к направлению винтовой линии укладки лобовых соединений на угол α, не превышающий в предельном случае π/2.
Для уменьшения пульсаций магнитного потока в воздушном зазоре преобразователя, снижения шума и зубцового пульсирующего момента ротора, шлицы пазов могут быть выполнены со скосом (фиг. 5)
Устройство может использоваться и как генератор электрической энергии при вращении любого из индукторов от постороннего привода.