РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам и может быть использована в высокомоментных электроприводах, а также в устройстве вентильного индукторного двигателя, работающего в экстремальных условиях воздействия радиационных полей и высоких температур.
Известен вентильный индукторный двигатель по патенту РФ №2084070, кл. Н02K 29/12, Н02K 29/06, Н02K 19/10, 1994. Вентильный индукторный двигатель, содержит зубчатый ротор и статор, на внутренней поверхности которых расположены элементарные зубцы. В большие пазы между зубцами уложена m-фазная обмотка двигателя.
Недостатком известного вентильного индукторного двигателя является наличие катушечных групп датчика, намотанных проводом с органической изоляцией, что исключает использование данного устройства в условиях воздействия радиационных полей. Воздействие радиации ведет к старению органического покрытия провода обмотки, нарушению целостности обмотки катушек датчика и выходу из строя системы управления двигателя. В известном устройстве предусмотрен обмоточный провод катушки статора также в традиционном исполнении (органический лак), что приводит к тем же недостаткам, что и провод катушечных групп датчика, то есть воздействие радиационных полей приведет к старению органического покрытия провода обмотки, нарушению ее целостности и выходу из строя вентильного индукторного двигателя.
Известна вентильно-индукторная электрическая машина (см. Чавычалов М.В. «Комплексный алгоритм бездатчикого управления вентильно-индукторным двигателем». Издательство «Наука и образование» от 12.12.2012 г.), принятая в качестве аналога. Она содержит ротор, статор с зубцами и бездатчиковую систему управления.
Известная вентильно-индукторная электрическая машина имеет недостатки, обусловленные некоторыми ее конструктивными элементами, которые могут негативно сказаться при использовании рассматриваемого известного устройства в условиях воздействия радиационных полей. Обмоточные катушки статора намотаны традиционным проводом с лаковой органической изоляцией. Под действием радиационных потоков органическая изоляция теряет пластичность, охрупчивается и нарушается ее целостность и электроизоляционные свойства. Обмоточные катушки статора теряют электрическую прочность и происходит замыкание витков обмотки на металлические части машины или между собой, что приведет к выходу из строя вентильно-индукторной электрической машины.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является вентильный индукторно-реактивный двигатель по патенту РФ №2352048, кл. Н02К 19/06, Н02К 19/10, 2007. Данное устройство принято в качестве прототипа.
Вентильный индукторно-реактивный двигатель содержит безобмоточный ротор с зубцами и статор, зубцы которого охвачены m-фазными катушками обмотки двигателя.
Известное устройство имеет недостатки. В вентильном индукторно-реактивном двигателе установлен датчик положения ротора, что является лимитирующим фактором для использования двигателя в неблагоприятных условиях, какими являются радиационные поля. Датчик имеет полупроводниковые элементы, которые не предназначены для работы в условиях воздействия радиационных полей, имеющих место при работе оборудования ядерного топливного цикла. Дополнительно следует отметить, что подшипниковая группа известного вентильного индукторно-реактивного двигателя имеет традиционную (органическую) смазку, что также является дополнительным фактором, ограничивающем применение известного устройства в условиях воздействия радиационных полей.
Вентильный индукторно-реактивный двигатель включает в себя зубчатый безобмоточный ротор, статор, зубья которого охвачены m-фазные катушки (m-фазные катушки обмотки двигателя).
Указанные выше недостатки отсутствуют в предлагаемом в качестве полезной модели техническом решении.
Заявляемая полезная модель «Радиационно-стойкий вентильный индукторный двигатель» отличается от прототипа тем, что радиационно-стойкий вентильный индукторный двигатель содержит клеммную коробку, герметичный токоввод, и зубцы статора равномерно распределены по окружности, при этом m-фазная катушка обмотки двигателя имеет изолирующий каркас, а ее лобовая часть повторяет форму дуги, опирающуюся на диаметр, равный ширине изолирующего каркаса катушки. Также m-фазная катушка обмотки двигателя содержит адгезионно-прочную диэлектрическую вставку формой, повторяющей внутреннюю поверхность лобовой части катушки, а провод катушки снабжен неорганической радиационно-стойкой электроизоляцией.
Заявленная полезная модель «Радиационно-стойкий вентильный индукторный двигатель» соответствует условиям патентоспособности.
Заявляемая полезная модель обладает новизной, так как совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники, как показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.
Полезная модель промышленно применима, так как она относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам и может быть использована в высокомоментных электроприводах, а также в устройстве вентильного индукторного двигателя, работающего в экстремальных условиях воздействия радиационных полей и высоких температур. И вся совокупность существенных признаков и каждый признак в отдельности воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата.
Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого устройства и его работы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показан поперечный разрез предлагаемого двигателя; на фиг. 2 - сечение А-А.
Радиационно-стойкий вентильный индукторный двигатель состоит из клемной коробки 1, герметичных токовводов 2, 3, безобмоточного ротора 4 с зубцами, статора 5 с равномерно распределенными по окружности зубьями 6, 7, 8, 9, 10, 11, на каждом из которых установлены m-фазные катушки 12, 13, 14, 15, 16, 17 обмотки двигателя, приливы 18, 19, 20 с отверстиями для крепления подшипниковых щитов двигателя, крепежные опоры 21, 22 двигателя. Каждая из m-фазных катушек состоит из адгезионно-прочных вставок 23, 24 на которые наложен обмоточный провод в изоляционном каркасе 25.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При подаче электрического тока в m-фазные катушки 12, 13, 14, 15, 16, 17 обмотки двигателя статора 5 возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с безобмоточным ротором 4 с зубцами. В зависимости от согласования положения безобмоточного ротора 4 и статора 5 наблюдается несколько положений, при которых:
- равномерно распределенные по окружности зубцы 6, 7, 8, 9, 10, 11 статора 5 располагаются строго напротив пазов безобмоточного ротора 4, что характеризуется минимальным значением индуктивности фаз и магнитного потока, тогда вентильный индукторный двигатель не развивает вращающего момента;
- при большем потокосцеплении, чем в предыдущем случае, что объясняется меньшей величиной зазора между зубцами безобмоточного ротора 4 и зубцами 6, 7, 8, 9, 10, 11 статора 5, электромагнитный момент стремится повернуть ротор 4. Вращение будет продолжаться, пока ротор 4 не займет согласованное положение, то есть когда зубцы ротора 4 будут располагаться строго напротив зубцов 6, 7, 8, 9, 10, 11 статора 5. Вращающий момент в этом положении равен нулю.
Для дальнейшего вращения ротора 4 необходимо до достижения согласованного положения провести последовательную коммутацию фаз тока в m-фазных катушках 12, 13, 14, 15, 16, 17 обмотки двигателя статора 5, что приведет к однонаправленному вращению ротора 4 вентильного индукторного двигателя.
При использовании заявляемого устройства в производстве возникают следующие технические преимущества:
- гибкость управления работой оборудования ядерно-топливного цикла без размещения двигателя вне рабочей зоны;
- увеличение межремонтного обслуживания, то есть в 3-4 раза увеличиваются сроки между заменами электродвигателей, вышедшими из строя из-за воздействия радиации, и, соответственно, уменьшить их общее количество за весь срок эксплуатации оборудования ядерно-топливного цикла и уменьшить время простоя всего комплекса;
- обеспечение работы механизмов в условиях воздействия радиационных полей;
Также, за счет способности вентильного индукторного двигателя работать на низких оборотах появляется возможность отказаться от дорогостоящих, габаритных и тяжелых редукторов или, как минимум, заменить редуктор на более компактный с меньшим пониженным числом оборотов.