Электрический генератор с двойным ротором

Полезная модель относится к области электромашиностроения и касается особенностей конструктивного исполнения электрических машин с постоянными магнитами.
Известен шаговый двигатель [патент РФ №2357349 С1, МПК Н02K 37/00, Н02K 16/02, Н02Р 8/42, опубликовано 27.05.2009 г.], содержащий статор, включающий в себя зубья статора и пазы статора, причем на зубья статора намотана обмотка статора, и внешний ротор и внутренний ротор, вращающиеся вокруг вала ротора, причем каждый ротор включает в себя зубья ротора, постоянный магнит и втулку, и внутренний ротор отстоит от внутренней окружности статора, при этом зубья внутреннего ротора содержат часть расширения зубьев, идущую от торца зубьев ротора по внешней окружности зубьев ротора, вырезанную выемку, вырезанную вогнутой от внешней окружности зубьев ротора к центру вала ротора, и выемку для введения, вырезанную вогнутой в радиальном направлении от внутренней окружности зубьев ротора, для скрепления втулки в одно целое.
Недостаток аналога заключается в наличии пульсаций и колебаний электромагнитного момента, вибрации и шума, вызванных зубцовыми моментами.
Известна синхронная электрическая машина [авторское свидетельство SU №1749987, МПК Н02К 21/14, Н02К 21/02, опубликовано 23.07.1992 г.], содержащая статор с тороидальной обмоткой, внутренний ротор с постоянными магнитами и полюсными наконечниками, внешний явнополюсный безобмоточный ротор, оси полюсов которого совмещены с осями полюсов внутреннего ротора.
Недостаток аналога заключается в наличии пульсаций и колебаний электромагнитного момента, вибрации и шума, вызванных зубцовыми моментами.
Известен блок из двигателя и генератора [патент РФ №2736232 С1, Н02K 16/00, Н02K 11/30, Н02K 1/12, опубликовано 12.11.2020 г.], состоящий из двигателя, генератора и силовой электроники, при этом генератор и двигатель расположены в одном корпусе концентрично относительно друг друга, причем генератор имеет внутренний ротор, который приводится в движение от газотурбинного двигателя, а двигатель - внешний ротор, вал которого механически соединен с воздушным винтом самолета, при этом блок силовой электроники расположен между статорами двух электрических машин.
Недостаток аналога заключается в наличии пульсаций и колебаний электромагнитного момента, вибрации и шума, вызванных зубцовыми моментами.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является ротационная электрическая машина [патент РФ №2664505 C1, Н02K 16/02, Н02K 21/12, Н02K 1/27, H02K 1/14, опубликовано 20.08.2018 г.], содержащая статор, включающий в себя сердечник статора и обмотку статора, намотанную вокруг сердечника статора, и внешний ротор, имеющий кольцевую форму, причем внешний ротор включает в себя внешний сердечник, расположенный вокруг внешней периферии статора, и множество внешних магнитов, расположенных с интервалами в окружном направлении, при этом сердечник статора имеет кольцевое ярмо и множество внешних зубьев, выступающих радиально наружу от внешней периферии ярма, внутренний ротор, имеющий кольцевую форму, причем внутренний ротор включает в себя внутренний сердечник, расположенный вокруг внутренней периферии статора, и множество внутренних магнитов, расположенных в окружном направлении, при этом сердечник статора дополнительно имеет множество внутренних зубьев, выступающих радиально внутрь от внутренней периферии ярма.
Недостаток ближайшего аналога заключается в наличии пульсаций и колебаний электромагнитного момента, вибрации и шума, вызванных зубцовыми моментами.
Задача полезной модели - снижение пульсаций и колебаний электромагнитного момента за счет смещения шлицов внутренних и внешних пазов сердечника статора относительно центра шлица.
Техническим результатом является улучшение формы электромагнитного момента и, как следствие, снижение вибрации и шума.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в электрическом генераторе с двойным ротором, содержащем статор, включающий в себя сердечник статора и обмотку статора, намотанную вокруг сердечника статора, и внешний ротор, имеющий кольцевую форму, и включающий в себя внешний сердечник, расположенный вокруг внешней периферии статора, и множество внешних магнитов, расположенных с интервалами в окружном направлении, при этом сердечник статора имеет кольцевое ярмо и множество внешних зубьев, выступающих радиально наружу от внешней периферии ярма, внутренний ротор, имеющий кольцевую форму, и включающий в себя внутренний сердечник, расположенный вокруг внутренней периферии статора, и множество внутренних магнитов, расположенных в окружном направлении, а сердечник статора имеет множество внутренних зубьев, выступающих радиально внутрь от внутренней периферии ярма, согласно полезной модели во внешних и внутренних зубьях сердечника статора выполнены прорези для протекания хладагента, а шлицы пазов между противоположными внутренними и внешними зубьями сердечника статора электрического генератора смешены относительно центров пазов в разных направлениях.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен поперечный разрез электрической машины. На фиг. 2 изображено смещение шлицов пазов между противоположными внутренними и внешними зубьями сердечника статора.
Электрический генератор с двойным ротором содержит (фиг. 1, фиг. 2) статор, включающий в себя сердечник статора 1 с обмоткой 2, намотанной вокруг сердечника статора 1, внешний и внутренний роторы, имеющие кольцевую форму, причем внешний ротор включает в себя внешний сердечник 3, расположенный вокруг внешней периферии статора, и множество внешних магнитов 4.Внутренний ротор включает в себя внутренний сердечник5, расположенный вокруг внутренней периферии статора, и множество внутренних магнитов 6. Сердечник статора 1 имеет кольцевое ярмо и множество внешних зубьев, выступающих радиально наружу от внешней периферии ярма и множество внутренних зубьев, выступающих радиально внутрь от внутренней периферии ярма, причем во внешних и внутренних зубьях сердечника статора выполнены прорези 7 для протекания хладагента, а шлицы пазов между противоположными внутренними и внешними зубьями сердечника статора 1 электрического генератора смещены относительно центров пазов в разных направлениях.
Электрический генератор с двойным ротором работает следующим образом: вал генератора механически соединен с приводным двигателем, при работе которого внутренний 5 и внешний 3 роторы приходят во вращение, магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 6 и 4 роторов, пересекает тороидальную обмотку статора 2 и создает в ней электродвижущую силу, при подключении нагрузки, по обмотке статора 2 начинает протекать ток, возникает магнитное поле статора, взаимодействующее с магнитным полем внутреннего и внешнего роторов. Через прорези 7 во внутренних и внешних зубьях сердечника 1 статора протекает хладагент и охлаждает генератор. Наличие шлицов на внутренних и внешних поверхностях сердечника 1 статора приводит к возникновению зубцовых моментов от обеих зубчатых поверхностей сердечника. При смещении шлицов внутренних и внешних пазов сердечника статора относительно центра шлица образуется фазовый сдвиг между указанными зубцовыми моментами, что уменьшает результирующий зубцовый момент.
Таким образом, заявляемая конструкция позволяет снизить пульсации и колебания электромагнитного момента и, как следствие, вибрацию и шум за счет смещения шлицов внутренних и внешних пазов сердечника статора относительно центра шлица.