ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Индукторная электрическая машина
Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к конструкциям электрических машин переменного тока с разделенными магнитопроводами.
Известна индукторная электрическая машина, содержащая корпус со статором и ротор. Статор включает в себя мапштонровод в виде комплектов зубчатых пакетов, а каждый комплект состоит из нескольких П-образных аксиально расположенных пакетов, образующих зубцы в зазоре. Каждый из статорных накетов имеет якорную обмотку и обмотку возбуждения. Ротор состоит из трех комнлектов магнитопроводов. шихтованных в радиальных плоскостях и насаженных на втулку на валу ротора. На роторе также имеется короткозамкнутая обмотка, стержни которой соединимы накоротко кольцами на торцах ротора, (см. патент РФ .№215495, кл. НО2 К19/06,1999 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной конструкции индукторной электрической машины необходимо отметить, что в данной конструкции необходимо обеспечивать . надежное крепление отдельных П-образных зубчатых пакетов, на которые действуют значительные нагрузки, величина нагрузки пронорциоиальна величине момента создаваемого электрической машиной. Нагрузки, действующие на П-образные пакеты, изменяют направление н величину как в процессе вращения в одном направлении, так и при изменении направления вращения, как бы пытаясь «раскачать и «вырвать пакет из места его закрепления. Наличие источников тенла - кольцевой обмотки и нагревание Побразных пакетов и других элементов конструкции токами Фуко еще более усложняет задачу надежного закрепления пакетов. Для обеспечения надежного закрепления пакетов необходимо учитывать не только коэффициенты линейного расширения различных материалов использованных в конструкции, но и изменение линейных размеров пакетов в результате магнитострикции. Периодическое изменеиие линейных размеров элементов конструкции приводит к их относительному перемещению и. как следствие, постепенному износу трущихся поверхностей. Появление незначительных люфтов в результате износа приводит к существенному ухудщению эксплуатационных параметров электрической мащины - сначала росту вибрации, шума, а затем и заклиниванию в результате контакта П-образных пакетов ротора и статора.
Проявление перечисленных явлений увеличивается при росте вращающего момента, создаваемого электрической мащиной серьезно затрудняя создание мащин с большими вращающими моментами.
Задачей настоящей полезной модели является повышение вращающего момента при малых скоростях вращения ротора двигателя. Поставленная задача решается тем, что в электрической машине, содержащей статор, состоящий из магнитопровода, выполненного в виде нескольких секций с обмотками, и ротор, активные магнитные элементы секций статора, образующие момент, выполнены в виде дисков, на внутреннем диаметре которых имеются равномерно расположенные z зубцов, а наружные диаметры замкнуты пассивными участками магиитопровода, обмотка выполнена кольцевой и расположена в полостях между дисками секции и пассивными }частками магнитопровода, ротор выполнен из магиитомягкого материала цилиндрическим диаметром d с тем же количеством зубцов что и у статора секции и разделен по длине канавками глубиной 6(0.2...2)т, (где т-зубцовое деление т 7к1/г) на тоже число секций что и статор, при этом m секций статора повернуты относительно друг друга на угол 2л/г/т и разделены немагнитными промежутками величиной не менее 5.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где: На фиг. 1 - индукторная электрическая мащина, осевой разрез: На фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; На фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1.
Индукторная электрическая машина содержит ротор 1. выполненный из магнитомягкого материала. На наружной поверхности ротора 1 диаметром d имеются z прямых зубцов 2, расположенных по всей образующей. На роторе 1 закреплены цапфы 3 и 4. Втулка 5 установлена в крышке 6, закрепленной на корпусе 7, а втулка 8 - в крышке 9. Втулки 5 и 8 совместно с цапфами 3 и 4 образуют опоры скольжения и обеспечивают вращение ротора 1.
Крышки 6 и 10 и корпус 7 образуют замкнутый обьем в котором расположен статор охватывающий ротор 1. Статор состоит из m секций, разделенных между собой немагнитными промежутками шириной не менее б, обеспечивающими отсутствие взаимного влияния магнитных полей расположенных рядом секций. Ротор также разделен на секции канавками шириной и глубиной 8, которые не только существенно снижают влияния магнитного поля соседнего статора, но и препятствуют возникновению осевой силы (вредной) при работе каждого из статоров.
Каждая из m секций статора выполнена в виде двух магнитомягких цельнометаллических дисков 11 и 12, являющихся основными элементами, которые создают силовое магиитное поле и размещенными между ними пассивными кольцевыми магнитопроводами 13 и кольцевой обмоткой 14. На внутренней новерхности каждого диска 11 и 12 имеются z прямых зубцов 15, число которых равно числ) зубцов ротора 1. а на наружной поверхности пазы для элементрв крепления статора и укладки проводов. При этом m секций статора повернуты относительно друг друга на угол 2я/г/т.
Электрическая машина также содержит закрепленный на роторе 1 информационный диск 16 с Z зубцами 17, число которых равно числу зубцов ротора 1. Информационный диск размещен на втулке 18, установленной на цапфе 4 ротора и поджат к буртику втулки кольцом 19 и гайкой 20, навинченной на резьбовой конец цапфы 4.
Информация с диска 16 снимается блоком датчиков 21 при вращении ротора 1 в одном направлении и блоком, датчиков 22, при вращении ротора 1 в противоположном направлении. Блоки датчиков размещены на крышке 9.
Секции статора обозначены позициями 23, 24, 25, 26. 27, 28. Секции стагора . закреплены в корпусе 7 и относительно друг друга деталями 29.
Индукторная электрическая машина работает следующим образом.
В соответствии с выбранным направлением вращения блок датчиков 21 или 22 вырабатывают сигнал для подачи напряжения в кольцевые обмотки тех двух секций статора зубцы на внутреннем диаметре которых имеют минимальные расстояния ( с учетом направления вращения) до зубцов ротора. Возникающий вращающий момент преодолевает момент создаваемый нагрузкой, и ротор приходит во вращение. При изменении относительного положения зубцов ротора и статора срабатываел блок датчиков 21 или 22 и переключаются напряжения на обмотки. Например, отключается обмотка одной секции и подключается обмотка другой секции. Таким образом, работают обмотки 24 и 25, при этом момент создаваемый секцией 24 больше момента создаваемого секцией 25, но они направлены в одну сторону и складываются. Движение продолжается в выбранном направлении. При следующем срабатывании блока датчиков 21 или 22 происходит выключение обмотки секции 24 и включение обмотки секции 26, при этом обмотка секции 25 продолжает работать.
При изменении направления вращения переключения происходят в обратном порядке. Новыщение вращающего момента электрической машины происходит за счет того, что работают одновременно две обмотки, вращающие моменты которых складываются.
To, что магнитопроводы секций статора и ротор выполнены цельнометаллическими обеспечивает простоту крепления, точность взаимной ориентации и надежность их фиксации.
Для уменьшения потерь на вихревые токи (токи Фуко) питание электрической машины осуществляется постоянным током, при этом потери возникают только в моменты коммутации обмоток. Частота коммутации каждой из m секций снижена за счет того, что обмотка практически работает на протяжении двойного угла между зубцами, постепенно увеличивая развиваемый момент по мере уменьшения расстояния между зубцами ротора и статора. Кроме того, уменьшению потерь способствует наличие немагнитных промежутков между секциями статора и наличие канавок на роторе шириной не менее 8. Наличие немагнитных промежутков и канавок уменьшает потери на рассеяние магнитного потока, препятствует возникновению обратных (тормозяших) моментов в соседних секциях и устраняет потери, связанные с возникновением осевой силы.