Конструкция статора электродвигателя

Полезная моедь относится к области электротехники и машиностроению, в частности, к статорам электродвигателей постоянного тока.
Известен беспазовый статор электрической машины переменного тока, содержащий ярмо и закрепленные на нем катушки обмотки, активные стороны которых выполнены в виде пакетов, набранных из чередующихся между собой проводников обмотки и листовых ферромагнитных элементов, при этом катушки уложены друг на друга в m-слоев и послойно электрически соединены в m однофазных концентрических обмоток, каждая из которых подключена к соответствующей фазе питающего статор m-фазного тока, причем слои обмоток, подключенные к соседним по порядку следования фазам, сдвинуты между собой на угол 360/pm градусов, где m - число фаз, р - число пар полюсов обмотки. При ширине пакетов меньше половины полюсного деления, участки обмоточных слоев между пакетами одной катушки заполнены магнитопроводящими вставками, включающими в себя шихтованные ферромагнитные элементы и немагнитные прокладки или промежутки. (Патент РФ №2120172, опубл. 10.10.1998)
Известен бесщеточный электродвигатель, содержащий статор, который содержит множество проходящих радиально железных сердечников и множество обмоток для создания соответствующих магнитных полей в указанных железных сердечниках. (Патент РФ №2231200, опубл. 20.06.2004)
Известен статор электродвигателя, содержащий магнитопровод в виде контура с зубьями, имеющими короткозамкнутый виток, между которыми вокруг магнитопровода намотаны обмотки, подключенные к источнику переменного тока, при этом магнитопровод имеет четное количество зубьев, расположенные по разные стороны относительно каждого зуба обмотки соединены встречно с возможностью создания разнонаправленных магнитных потоков. Магнитопровод имеет форму прямоугольника, магнитопровод имеет форму круга. Магнитопровод имеет форму многоугольника. Магнитопровод имеет форму эллипса. Зубья магнитопровода направлены внутрь контура. Зубья магнитопровода направлены наружу контура. Обмотки соединены встречно-последовательно. Ообмотки соединены встречно-параллельно. (Патент РФ №2719685, опубл. 21.04.2020)
Известен электродвигатель, содержащий зубчатый статор, жестко закрепленный на оси, при этом зубцы статора равномерно распределены по окружности, их количество кратно удвоенному числу фаз двигателя, а на каждом зубце намотана обмотка, на поверхности магнитопровода, обращенной к статору, нанесен сплошной слой магнитного материала из магнитопласта, в котором сформированы магнитные полюса с чередующейся полярностью намагничения, их количество отличается от количества зубцов статора на два. (Патент РФ №2231202, опубл. 20.06.2004).
Известен электрический мотор, содержащий статор, ротор с разомкнутой или замкнутой обмоткой, имеющей выводы на коллектор и щетки, при этом статор выполнен многополюсным на постоянных магнитах, а коллектор представляет собой две системы контактов на не проводящем ток основании, изолированные друг от друга и вложенные друг в друга так, что при повороте ротора от контакта к контакту коллектора направление тока в обмотке ротора меняется на обратное с помощью двух щеток, которые могут прикасаться к любой паре контактов коллектора разных вышеупомянутых систем, причем начало обмотки ротора соединено с одной системой контактов коллектора, конец обмотки ротора соединен с другой системой контактов коллектора, а между каждой парой контактов упомянутых систем имеется «ложный» контакт, не присоединенный к обмотке ротора для исключения замыкания одной щеткой двух контактов разной полярности, при этом статор не требует энергии. (Патент №2316881, опубл. 10.02.2008).
Известна полезная модель, которая раскрывает узел статора и двигатель, узел статора содержит сердечник статора и многоветвевую обмотку из проводников квадратного сечения, внутренняя окружность сердечника статора снабжена четным числом пазов статора, и каждый паз статора разделен на множество слоев для размещения квадратных проводников; многоветвевая обмотка квадратного сечения расположена в пазу статора, многоветвевая обмотка квадратного сечения содержит В параллельных ветвей, причем В является целым числом, кратным 4; количество Q пазов каждого полюса и каждой фазы узла статора является нечетным числом, a Q и В удовлетворяют следующему соотношению: (Q+1)⋅2/В и (Q-1)⋅2/В. В узле статора благодаря специальной конструкции соединения обмотки между параллельными ветвями не существует разности фаз магнитного поля, каждая параллельная ветвь одинаково проходит через каждый слой в пазах статора, а параллельные ветви равномерно распределены в пазах статора. Генерация циркулирующего тока между параллельными ветвями принципиально подавляется, подавляются гармонические волны, и повышается эффективность двигателя. (Патент CN214799068 (U) - 2021-11-19).
Известен универсальный электродвигатель, в котором статор с системой возбуждения, включающей последовательно установленные на определенном расстоянии на опоре статора, обращенной к ротору, по меньшей мере, электромагнит с якорем и обмоткой, цепь управления с детектором положения для подачи энергии к электромагниту и постоянный магнит при этом электромагнит и постоянный магнит для периодического возбуждения ротора закреплены на статорной опоре в регулируемых положениях для изменения направления вращения ротора. (Патент РФ №2219641, опубл. 20.12.2003).
За прототип выбран статор, состоящий из станины, сердечника и обмоток (https://helpiks.org/2-88573.html?).
Техническая проблема - конструктивное выполнение статора с низким КПД электродвигателя.
Технический результат - возможность увеличения КПД электродвигателя при однонаправленном вращении ротора.
Технический результат достигается конструкцией статора электродвигателя, содержащей обмотки, при этом статор выполнен шихтованным из электротехнической стали в виде диска с нечетным количеством полюсов в виде лопастей, между которыми выполнены прорези, при этом верхняя дугообразная часть одной лопасти перекрывает следующую за ней прорезь по ходу движения, на каждой лопасти расположено по два окна, на стенку между которыми и на стенку между окном и прорезью, следующую по ходу движения, намотаны обмотки, воздушный зазор между статором и ротором выполнен изменяющимся по ходу движения ротора относительно статора путем изменения линии изогнутости каждой лопасти.
Устройство поясняется фигурой, на которой изображен статор 1, состоящий из полюсов в виде лопастей 2 с окнами 3, прорезей 4, обмотки 5, схематично изображен ротор 6.
Пример конкретного выполнения.
Статор, располагался внутри ротора.
При вращении ротора, часть его пути обеспечивалась за счет сил взаимодействия между постоянными магнитами ротора и дугообразными частями лопастей, т.е. полюсами статора, другая часть пути обеспечивалась за счет тока в обмотках статора.
Конструктивное выполнение полюсов статора, обеспечивающее изменение воздушного зазора между ротором и статором при движении ротора относительно статора, обеспечивало прохождение части пути за счет сил взаимодействия между постоянными магнитами и дугообразными лопастями статора. Т.е. обмотки статора запитывались импульсно с помощью системы управления, т.е. запитывались обмотки статора не постоянно.
Тем самым удалось снизить потребление электроэнергии от источника питания, что позволило увеличить КПД электродвигателя за счет однонаправленности вращении ротора.