ВЫСОКОМОМЕНТНАЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНАЯ РЕАКТИВНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С РАЗДЕЛЕНИЕМ ФАЗ

Полезная модель относится к электромеханике, а точнее к вентильно-индукторным реактивным машинам и может быть использована в вентильных приводах машин и механизмов, а также в качестве генераторов электрической энергии.
Известна вентильно-индукторная реактивная машина, содержащая явнополюсный ротор и зубчатый статор, а также сосредоточенную двухсекционную многофазную обмотку, расположенную на статоре, полюса статора которой имеют зубцы. Наличие зубцов увеличивает механический момент машины [1, 2].
Наиболее близкой по технической сути или прототипом является многофазная индукторная реактивная машина, содержащая несколько однофазных индукторных машин, расположенных на одном валу, каждая из которых содержит зубчатый ротор и статор, имеющие одинаковое число зубцов, а также обмотку, намотанную на статор, обеспечивающую чередование токов в соседних пазах статора; каждой следующей фазе соответствует поворот ротора однофазной электрической машины относительно его статора на угол 2π/(zm), где m - число фаз, z - число зубцов ротора. Это может достигаться смещениями либо роторов друг относительно друга, либо статоров, либо и роторов и статоров. Такое разделение фаз приводит некоторому уменьшению взаимной индуктивности [3].
Задачей полезной модели является увеличение механического момента при сохранении габаритов конструкции.
Технический результат увеличения механического момента достигается тем, что известная вентильно-индукторная реактивная электрическая машина, состоящая из одной или нескольких однофазных машин, расположенных на одной оси, каждая из которых содержит статор с однофазной одно- или двухсекционной обмоткой, имеющий четное количество однородно распределенных по окружности полюсов, и ротор с однородно распределенными зубцами, снабжена зубцами на полюсах статора при соответствующем увеличении полюсов ротора.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая высокомоментная вентильно-индукторная реактивная машина при наличии зубцов на полюсах статора и соответствующем увеличении зубцов на полюсах ротора позволяет увеличить механический момент.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют критерию «новизна».
Сущность предлагаемого технического решения подтверждается чертежами (фиг.1, фиг.2). Предлагаемая вентильно-индукторная реактивная машина состоит из соосных однофазных вентильно-индукторных реактивных машин, что показано на фиг.1. Каждая однофазная вентильно-индукторная реактивная машина имеет структуру, показанную на фиг.2 и состоит из статора 1, имеющего четное количество однородно распределенных по окружности статора полюсов 2, имеющих зубцы 3, и ротора 4 с однородно распределенными зубцами 5. Зубцы статора и ротора выполнены так, что при некотором положении ротора зубцы статора оказываются напротив зубцов ротора. Статор имеет однофазную двух- или односекционную обмотку 6. В первом случае каждый полюс охватывается катушкой. При этом в каждом пазу оказываются стороны двух катушек. Во втором случае катушкой охватывается каждый второй полюс, и каждый паз оказывается занят одной стороной катушки. Каждой следующей фазе соответствует поворот ротора однофазной электрической машины относительно его статора на угол 2π/(zm), где m - число фаз, z - число зубцов ротора. Это может достигаться поворотами либо роторов друг относительно друга, либо статоров, либо и роторов и статоров.
Допускается изготовление предлагаемой вентильно-индукторной реактивной машины как с внешним, так и с внутренним ротором.
Принцип действия каждой однофазной вентильно-индукторной реактивной машины в качестве двигателя состоит в следующем. В течение половины рабочего времени, когда ротор движется из положения, в котором его зубцы оказываются напротив пазов статора, в положение, в котором его зубцы оказываются напротив зубцов статора, по обмотке пропускают ток. В результате возникает момент, стремящийся совместить положение полюсов ротора и полюсов статора.
Поскольку на одном валу изготавливают несколько однофазных реактивных машин с различными сдвигами ротора относительно статора, при m≥3 в любой момент времени вращательный момент вырабатывают сразу несколько однофазных машин, что обеспечивает непрерывность движения.
Вентильно-индукторная реактивная машина, как и другие электрические машины обратима и может использоваться в качестве электрического генератора. В этом случае в течение половины рабочего времени, когда ротор движется из положения, в котором его зубцы оказываются напротив зубцов статора, в положение, в котором его зубцы оказываются напротив пазов статора, по обмотке пропускают ток. В результате возникает тормозной момент, и совершаемая над двигателем работа преобразуется в электрическую энергию.
Вследствие наличия зубцов на статоре и соответствующего увеличения количества зубцов ротора уменьшается угол между соседними положениями ротора с максимальной магнитной энергией (пазы статора напротив зубцов ротора) и минимальной магнитной энергией (зубцы статора напротив зубцов ротора) при фиксированном потоке, вследствие чего увеличивается механический момент.
Таким образом, благодаря зубцам на статоре и соответствующему увеличению количества зубцов на роторе удается увеличить механический момент, или, другими словами, достичь цели полезной модели.
Источники информации:
1. Голландцев А.Ю. Вентильные индукторно-реактивные двигатели. - СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ "Электроприбор", 2003. - 148 с.
2. Каасик П.Ю. Тихоходные безредукторные микроэлектродвигатели. - Ленинград: Энергия, 1974. - 138 с.
3. Kudligi Srinivas. Switched reluctance machine and method of operating of thereof. International publication number WO 2006/106530 A2.